專利名稱：恒溫恒濕提拉涂膜機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工件成膜裝置，具體涉及一種用于實(shí)驗(yàn)室的恒溫恒濕提涂膜機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的興起，實(shí)驗(yàn)室對(duì)半導(dǎo)體以及導(dǎo)電薄膜研究加速。采用浸潰拉膜技術(shù)在玻璃、柔性基底等襯底上成膜以改變襯底的性能，并賦予高效光電轉(zhuǎn)換效率的功能，已在實(shí)驗(yàn)室獲得廣泛的應(yīng)用。隨著對(duì)薄膜研究的深入，對(duì)薄膜的性能、制備工藝和操作可重復(fù)性的要求提高，對(duì)涂膜溶液溫度恒定和成膜過程中其周圍氣氛性質(zhì)，溫度濕度等需要精確控制，因而對(duì)拉膜機(jī)性能要求很高。目前已有的拉膜機(jī)由于設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的原因，提拉過程中常常由于與導(dǎo)軌摩擦出現(xiàn)抖動(dòng)，造成薄膜厚薄不均，很難準(zhǔn)確控制成膜厚度，同時(shí)由于溶膠凝膠液體溫差，拉膜時(shí)周圍氣氛性質(zhì)、溫度和濕度的不固定，對(duì)于精密器件上成膜，很難精確保證每次拉出的薄膜的重復(fù)性和性能的穩(wěn)定性。現(xiàn)階段國內(nèi)尚沒有適用于實(shí)驗(yàn)室的立式恒溫恒濕提拉涂膜機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中，不少單位和個(gè)人提出了一些與此相關(guān)的技術(shù)方案。如中國科學(xué)院廣州能源研究所此前曾公開了一種立式提拉涂膜機(jī)，其技術(shù)方案包括立式機(jī)座、電機(jī)、傳動(dòng)裝置和一個(gè)工作平臺(tái)，特征在于所說的立式機(jī)座上設(shè)有一根帶有絲杠螺母的垂直的絲杠，在絲杠的左右兩端設(shè)有滑軌，所說的絲杠螺母與一滑塊相連接，該滑塊具有一對(duì)滑軌槽嵌套于滑軌上，所說的工作平臺(tái)與滑塊固定連接，在工作平臺(tái)上裝有夾具，該夾具包括一開口向下的垂直的U形槽及旋入槽中的可調(diào)的固定螺栓，由所說的固定螺栓的端面與U形槽的內(nèi)側(cè)面構(gòu)成夾持口。該技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于提拉過程平穩(wěn)，無顫動(dòng)，能保證成膜厚薄均勻；提拉速度穩(wěn)定并連續(xù)可調(diào)，能控制成膜厚度。但是該技術(shù)方案在實(shí)際應(yīng)用中仍有許多待提升之處，例如，操作不便，控制不夠精確，無法消除外界溫差對(duì)溶膠-凝膠液體系造成的差異影響，每批成膜所處的氣氛性質(zhì)和溫度濕度不能確保一致，因此出現(xiàn)制備的薄膜結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不穩(wěn)定，重復(fù)性差，產(chǎn)品質(zhì)量不一等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有涂膜機(jī)實(shí)際使用中存在的操作不便、控制不精確，成膜質(zhì)量不穩(wěn)定的不足，提供一種恒溫恒濕提拉涂膜機(jī)，其不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，而且提拉平穩(wěn)、速度可調(diào)，能精確有效的保證薄膜質(zhì)量和成膜品質(zhì)整齊劃一。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種恒溫恒濕提拉涂膜機(jī)，包括底座、涂膜室、傳動(dòng)裝置、溫濕感應(yīng)裝置和電機(jī)，所述涂膜室內(nèi)置有用于夾持涂膜襯底工件的夾具，所述夾具上設(shè)有提拉繩，所述提拉繩纏繞于電機(jī)主動(dòng)軸上用于同步帶動(dòng)夾具做升降運(yùn)動(dòng)，所述涂膜室下部設(shè)有加熱槽，所述加熱槽與設(shè)于底座上的可控制待涂膜的溶膠-凝膠溶液溫度和攪拌速度的加熱攪拌裝置相連，所述涂膜室中部設(shè)有溫濕探測(cè)器與涂膜室外的溫濕度顯示器電性連接，所述涂膜室后部設(shè)有可通入實(shí)驗(yàn)所需氣體的進(jìn)氣孔，所述涂膜室側(cè)部設(shè)有可排出多余氣體的排氣孔，所述進(jìn)氣孔與實(shí)驗(yàn)所需氣體的氣瓶之間通過管道相接，所述管道上裝有用于控制進(jìn)氣孔通入氣流大小的調(diào)節(jié)裝置。作為優(yōu)選，所述電機(jī)外軸上設(shè)有可周期性切割光電感應(yīng)器的光電感應(yīng)信號(hào)以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的擋板。作為優(yōu)選，所述夾具與兩根提拉繩相連接，所述夾具夾持端面嵌裝有加大與夾持工件摩擦系數(shù)的橡皮墊。作為優(yōu)選，所述電機(jī)為可調(diào)速電機(jī)，所述提拉繩為2根，分別穿過過涂膜室上方的限位孔纏繞于電機(jī)主軸上隨電機(jī)作同步運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際使用中，本發(fā)明通過可變速電機(jī)通過傳動(dòng)裝置同步帶動(dòng)提拉繩上端纏繞運(yùn)動(dòng)，由提拉繩再同步帶動(dòng)夾具作升降運(yùn)動(dòng)，兩條提拉繩保證涂膜室內(nèi)夾具平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，不打轉(zhuǎn)，從而使薄膜從溶液中平穩(wěn)提拉。其中，可變速電機(jī)采用帶有電流電壓調(diào)壓器裝置的一體化電機(jī)，并采用脈沖調(diào)頻方式或可編程控制裝置調(diào)節(jié)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速；傳動(dòng)裝置采用兩個(gè)提拉繩在電機(jī)主軸上做同步纏繞運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)夾具做升降運(yùn)動(dòng)；底座加熱攪拌裝置采用磁力攪拌和溫度控制裝置控制溶液攪拌速度和溫度；溫濕探測(cè)器采用數(shù)字一體化傳感器顯示涂膜室內(nèi)溫度和濕度；涂膜室后部進(jìn)氣孔可與實(shí)驗(yàn)所需氣體的氣瓶相接，通過減壓閥等裝置控制氣流量，由溫濕探測(cè)器實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前濕度，進(jìn)而控制涂膜室內(nèi)濕度范圍。以上更精確有效的保證薄膜質(zhì)量和制備的可重復(fù)性。涂膜室內(nèi)的夾具是用于夾持進(jìn)行涂膜襯底工件的，需要保持夾具的垂直度和平穩(wěn)提拉運(yùn)動(dòng)，可以通過安裝兩條提拉繩，使其纏繞電機(jī)主動(dòng)軸同步運(yùn)動(dòng)，保持平穩(wěn)提升，電機(jī)外軸上設(shè)有擋板切割光電感應(yīng)信號(hào)調(diào)整轉(zhuǎn)速；夾具自身重量在重力作用下做上下垂直運(yùn)動(dòng)，夾具中夾持工件襯底的夾持端面嵌裝一橡皮墊，以加大夾持面與襯底之間的摩擦系數(shù)以保持夾持的牢靠穩(wěn)定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:提拉速度平穩(wěn)并連續(xù)可調(diào)、無顫動(dòng)，能夠準(zhǔn)確控制成膜的厚度和薄膜均勻性。底座內(nèi)裝有加熱攪拌裝置，可以控制待涂膜的溶膠-凝膠溶液的溫度和攪拌速度。涂膜室內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣孔和排氣孔，可以控制薄膜周圍的惰性、氧化或還原氣氛。通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔氣流的大小可以控制涂膜室內(nèi)濕度和溫度，溫濕探頭將數(shù)據(jù)傳輸給溫濕度顯示器。夾具使用方便，夾持穩(wěn)固，可夾持大小和重量不同的襯底。與進(jìn)口儀器相比，價(jià)格便宜，操作方便精確，薄膜結(jié)構(gòu)重復(fù)性好，性能穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的左視圖。圖3為圖1中電機(jī)部分的放大示意圖。圖4為圖1中夾具部分的工作狀態(tài)示意圖。圖中:1、支座；2、具有加熱攪拌功能的底座；3、溫度和攪拌速度調(diào)節(jié)按鈕；4、溫度和攪拌速度顯示屏；5、加熱槽；6、排氣孔；7、進(jìn)氣孔；8、涂膜室；9、夾具；10、溫濕探頭；11、溫濕度顯示器；12、光電傳感器；13、擋板；14、速度可調(diào)的直流電機(jī)；15、固定電機(jī)支架；16、鎖緊電機(jī)螺釘；17、推拉門；91、夾持端面上的橡膠墊片；92、限位孔；93、兩條提拉繩。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
如圖1-4所示，一種恒溫恒濕提拉涂膜機(jī)，包括底座、涂膜室、傳動(dòng)裝置、溫濕感應(yīng)裝置和電機(jī)，所述涂膜室內(nèi)置有用于夾持涂膜襯底工件的夾具，所述夾具上設(shè)有提拉繩，所述提拉繩纏繞于電機(jī)主動(dòng)軸上用于同步帶動(dòng)夾具做升降運(yùn)動(dòng)，所述涂膜室下部設(shè)有加熱槽，所述加熱槽與設(shè)于底座上的可控制待涂膜的溶膠-凝膠溶液的溫度和攪拌速度的加熱攪拌裝置相連，所述涂膜室中部設(shè)有溫濕探測(cè)器并與涂膜室外的溫濕度顯示器電性連接，所述涂膜室后部設(shè)有可通入實(shí)驗(yàn)所需氣體的進(jìn)氣孔和可排出多余氣體的排氣孔，所述進(jìn)氣孔與實(shí)驗(yàn)所需氣體的氣瓶之間通過管道相接，所述管道上裝有用于控制進(jìn)氣孔通入氣流大小的減壓閥。其中:所述電機(jī)外軸上設(shè)有可周期性切割光電感應(yīng)器的光電感應(yīng)信號(hào)以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的擋板；所述夾具夾持端面嵌裝有加大與夾持工件摩擦系數(shù)的橡皮墊；所述電機(jī)為可調(diào)速電機(jī)，所述提拉繩為2根，分別穿過涂膜室上方的限位孔纏繞于電機(jī)主軸上。在使用前，將進(jìn)氣孔7與成膜所需的氣體接通到涂膜室8內(nèi)，使用時(shí)，打開推拉門17，將待涂膜的溶液放置在透明加熱槽5內(nèi)，調(diào)節(jié)溫度和攪拌速度按鈕3到需要的溫度，攪拌一段時(shí)間，待顯示器4上顯示設(shè)定溫度和攪拌速度后，關(guān)閉推拉門17，從進(jìn)氣孔7通入的氣體排走涂膜室8內(nèi)的空氣，從排氣孔6可排除多余氣體，溫濕探頭10檢測(cè)涂膜室內(nèi)的溫濕度，并通過氣體的通入速度調(diào)節(jié)溫濕度，在帶有橡皮墊91的夾子9夾持好薄膜襯底工件后，啟動(dòng)電機(jī)14，開始拉膜，夾子由兩根繩子93和電機(jī)14主動(dòng)軸連接，每根繩子分別穿過涂膜室上的一個(gè)限位孔92，因?yàn)槭莾筛K子所以夾具9和玻片不會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，運(yùn)行平穩(wěn)可靠。通過電機(jī)上的擋板13周期性切割光電傳感器12信號(hào)，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成繩子運(yùn)行的速度，即襯底工件涂膜的速度。下面通過實(shí)施例和對(duì)比例進(jìn)一步說明本發(fā)明，通過待涂膜溶液的溫度以及成膜周圍氣氛的溫度濕度對(duì)溶膠-凝膠溶液和成膜質(zhì)量的影響，來說明本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)所在。實(shí)施例:在常壓下，將3.96克三嵌段共聚物F127溶于36.88克乙醇中，在40°C下攪拌溶液完全溶解至澄清，再滴加3.4克四氯化鈦，繼續(xù)攪拌4小時(shí)，得到溶膠-凝膠溶液A,將溶液A置于本發(fā)明的保溫槽內(nèi)，攪拌保溫40°C，調(diào)節(jié)涂膜室內(nèi)濕度至15 %，溫度恒定，涂膜時(shí)攪拌停止，將薄膜襯底置于溶液A中提拉涂膜，得到均勻穩(wěn)定的薄膜Al。對(duì)比例:按各組分含量重復(fù)上述實(shí)施例，但使用非恒溫恒濕的普通提拉涂膜機(jī)，待涂膜溶液在室溫下(冬天室溫零下幾度至23°C )靜置0.5小時(shí)開始呈現(xiàn)凝固狀態(tài)凝膠B，靜置30小時(shí)后完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w凝膠B2，將薄膜襯底置于溶液B中提拉涂膜，得到帶有絮狀粘附物的非膜BI。通過上述對(duì)比可知，通過本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上的獨(dú)特改進(jìn)，在提拉涂膜的過程，其周圍氣氛類型、溫度和濕度以及涂膜溶液溫度可控，提拉速度平穩(wěn)并連續(xù)可調(diào)，易于操作，有效的保證薄膜質(zhì)量和成膜品質(zhì)整齊劃一。需要指出的是，上述實(shí)施例雖對(duì)本發(fā)明作了比較詳細(xì)的文字描述，但這些文字描述只是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的簡(jiǎn)單描述，而不是對(duì)本發(fā)明思路的限制。任何不超過本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種恒溫恒濕提拉涂膜機(jī)，包括底座、涂膜室、傳動(dòng)裝置、溫濕感應(yīng)裝置和電機(jī)，其特征在于:所述涂膜室內(nèi)置有用于夾持涂膜襯底工件的夾具，所述夾具上設(shè)有提拉繩，所述提拉繩纏繞于電機(jī)主動(dòng)軸上用于同步帶動(dòng)夾具做升降運(yùn)動(dòng)，所述涂膜室下部設(shè)有加熱槽，所述加熱槽與設(shè)于底座上的可控制待涂膜的溶膠-凝膠溶液溫度和攪拌速度的加熱攪拌裝置相連，所述涂膜室中部設(shè)有溫濕探測(cè)器與涂膜室外的溫濕度顯示器電性連接，所述涂膜室后部設(shè)有可通入實(shí)驗(yàn)所需氣體的進(jìn)氣孔，所述涂膜室側(cè)部設(shè)有可排出多余氣體的排氣孔，所述進(jìn)氣孔與實(shí)驗(yàn)所需氣體的氣瓶之間通過管道相接，所述管道上裝有用于控制進(jìn)氣孔通入氣流大小的調(diào)節(jié)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒溫恒濕提拉涂膜機(jī)，其特征在于:所述電機(jī)外軸上設(shè)有可周期性切割光電感應(yīng)器的光電感應(yīng)信號(hào)以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的擋板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒溫恒濕提拉涂膜機(jī)，其特征在于:所述夾具與兩根提拉繩相連接，所述夾具夾持端面嵌裝有加大與夾持工件摩擦系數(shù)的橡皮墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的恒溫恒濕提拉涂膜機(jī)，其特征在于:所述電機(jī)為可調(diào)速電機(jī)，所述提拉繩為2根，分別穿過過涂膜室上方的限位孔纏繞于電機(jī)主軸上隨電機(jī)作同步運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種恒溫恒濕提拉涂膜機(jī)，包括底座、涂膜室、傳動(dòng)裝置、溫濕感應(yīng)裝置和電機(jī)，涂膜室內(nèi)置有用于夾持涂膜襯底工件的夾具，夾具上設(shè)有提拉繩，提拉繩纏繞于電機(jī)主動(dòng)軸上用于同步帶動(dòng)夾具做升降運(yùn)動(dòng)，涂膜室下部設(shè)有加熱槽，加熱槽與設(shè)于底座上的可控制待涂膜的溶膠-凝膠溶液溫度和攪拌速度的加熱攪拌裝置相連，涂膜室中部設(shè)有溫濕探測(cè)器，涂膜室后部設(shè)有可通入所需氣體的進(jìn)氣孔和可排出多余氣體的排氣孔，進(jìn)氣孔與實(shí)驗(yàn)所需氣體的氣瓶之間通過減壓閥等可控裝置相接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在成膜過程中，其周圍氣氛類型、溫度和濕度以及涂膜溶液溫度可控，提拉速度平穩(wěn)并連續(xù)可調(diào)，易于操作，能更精確有效的保證薄膜質(zhì)量和成膜品質(zhì)整齊劃一。
文檔編號(hào)B05C13/02GK103100504SQ201310051088
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者趙晉津, 汪文娜, 唐潤釗, 趙玉超 申請(qǐng)人:石家莊鐵道大學(xué)