一种具有定量滴胶的磁悬浮式涂胶机的制作方法

本发明涉及涂胶机，具体涉及一种具有定量滴胶功能的磁悬浮式涂胶机，可以实现基片表面定量均匀涂胶。

背景技术：

涂胶机又称甩胶机、旋转涂膜机，原理是在高速旋转的基片上，基片多为硅片，滴注各类胶液，利用离心力和表面张力使滴在基片上的胶液均匀地涂覆在基片上，形成一层薄膜，离心匀胶过程是光刻工艺中首要关键的一个步骤。涂胶过程中滴胶剂量的可控性、基片的固定、主轴旋转的平稳性、数据监测的可观性以及转速时间等因素的可调性都是应予考虑的重要因素，决定着最终光刻工艺中图形的清晰度、胶的粘度以及胶膜厚度的均匀性。

在现有的涂胶机中，主轴为传统的机械轴承支承，使得转动过程存在摩擦、噪声大的问题，而且机械轴承结构复杂、寿命短，同时传统主轴需要进行润滑以及良好的密封，也难以保证和控制旋转工作台的水平精度，主轴旋转不平稳，易导致胶膜涂覆的不均匀。

此外，由于涂胶基片极薄，几乎无法采用夹持的方式固定，所以现有涂胶机采用抽气泵产生吸附力从而克服离心力和表面张力使涂胶机工作时涂胶基片始终固定在相应位置。但是抽气泵存在体积大、噪声大的缺点，同时现有涂胶机的滴胶过程采用人工手动，这样会导致滴胶位置误差，也难以控制和记录滴胶量。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种具有定量滴胶功能的磁悬浮式涂胶机，可以实现稳定均匀的涂覆。

本发明揭示了一种具有定量滴胶功能的磁悬浮式涂胶机，包括壳体，安装在壳体顶端的定量滴胶机构，安装在壳体内部的磁悬浮电主轴，安装在磁悬浮电主轴顶端的托盘，以及安装在磁悬浮顶端位于托盘下方的负压吸附机构，其中：

定量滴胶机构包括胶瓶，胶管，定量泵，调节机构以及喷头，喷头通过胶管穿插在胶瓶内，而定量泵安装在胶管上将胶瓶内的胶液抽取至喷头喷出，胶瓶位于壳体外部，喷头穿过壳体顶壁延伸至壳体内部，且通过安装在壳体内部的调节机构实现上下滴胶位置调节；

所述壳体内部中间位置具有工作台，下方具有下隔板，磁悬浮电主轴卡装在工作台与下隔板之间，且两端分别穿过工作台与下隔板，所述磁悬浮电主轴顶部设置了凹槽，且磁悬浮电主轴中轴线上具有上下贯通的气道连通凹槽；

所述负压吸附机构包括穿插在气道内的支撑杆，固定在支撑杆上端位于凹槽内的电机，安装在电机轴上的风扇组，且风扇组的吸风面朝上，支撑杆底端固定在壳体底面上，所述电机驱动风扇组转动，在凹槽内形成负压；

所述托盘安装在磁悬浮电主轴顶端且位于喷头正下方，其中心具有吸附孔，磁悬浮电主轴驱动托盘旋转，负压吸附机构在凹槽及吸附孔内形成负压，吸住托盘上放置的基片。

作为优选，所述壳体表面铰接有操作门，该操作门上具有透明观察窗和把手。

作为优选，所述壳体表面嵌装有控制面板，具有显示屏，多个操作按钮，控制面板对应的壳体背面安装有控制板，所述电机，磁悬浮电主轴以及定量泵与控制板电连接。

作为优选，所述风扇组为多个扇叶上下排布，且吸风面均朝上。

作为优选，所述磁悬浮电主轴顶部凹槽内还安装有辅助吸附机构，其位于负压吸附机构上方，为一带外框的风扇，通过紧固件固定安装在凹槽内，风扇的吸风面朝向吸附孔。

作为优选，所述胶瓶及胶管外部罩有保温套。

作为优选，所述调节机构包括壳体，安装在壳体内部相互配合的齿轮及齿条，齿轮通过转轴固定在壳体内，且转轴端部延伸至壳体外部，并安装有调节旋钮，所述胶管固定在齿条上，通过调节旋钮带动齿轮转动，从而使得齿条上下移动，带动胶管以及喷头实现上下高度调节。

作为优选，所述调节机构还包括光栅测量装置以及安装在壳体上的数显表，该光栅测量装置选用sino信和光栅，包括安装在齿条上的光栅位移传感器，以及贴在对应壳体内壁上的光栅尺，所述光栅位移传感器与数显表电连接，齿轮与齿条配合实现高度调节时，通过光栅尺测量调节高度，并通过数显表进行距离显示，使得调节尺寸更为直观，且调节显示精度可以达到0.001mm，该数显表为sds2ms型号显示屏数显表。

作为优选，所述工作台表面嵌装有水平气泡仪，壳体底部安装有调平支架，两者配合确保工作台为水平状态。

作为优选，所述托盘外部设有外罩安装在工作台上，且外罩高度大于托盘安装高度。

本发明所揭示的一种具有定量滴胶功能的磁悬浮式涂胶机，采用磁悬浮电主轴替代传统的机械主轴，由于其采用磁力轴承进行支承，定子转子之间无摩擦，且磁力轴承不需要润滑和密封，因此磁悬浮电主轴运转时转速高，可控性好，接近无摩擦，损耗低而且使用寿命长，关键是运转时端跳小（一个数量级可达0.002mm），这个精度远高于滚子轴承支撑（0.02mm），使涂胶精度大大提高。

考虑到基片吸附固定，本发明采用负压吸附原理，将磁悬浮电主轴端部进行改进设置多级凹槽，并在轴中心线上设置贯穿上下的风道，凹槽内设置负压吸附机构以及辅助吸附机构，其中负压吸附机构采用电机驱动反向设置的风扇转动，由于扇叶的吸风面朝向托盘，故而风扇转动会在托盘底部形成负压，从而实现对托盘上基片的吸附，为了增加负压吸附力，采用上下多个风扇以增强负压吸附力，对于凹槽内电机和风扇的固定，采用支撑杆穿过风道固定在壳体底部，实现稳定支撑，控制风道直径略大于支撑杆，而且将风道底部设置成喇叭口，提升风道导风性，减小风道内风阻，进而提升吸附效果。

辅助吸附机构为直接嵌装在凹槽内的扇叶，该扇叶的吸风面朝上，在磁悬浮电主轴转动时，其随主轴一同转动，从而在吸附口下同样形成负压，可以实现对已经吸附的基片的辅助吸附，从而使得基片涂覆时负压吸附机构停止工作，从而实现省电降噪。

对于滴胶操作，采用定量泵进行滴胶量的控制，控制流量，且还可以通过显示屏进行显示，以实现实时掌控，考虑到喷头位置对滴胶均匀度的影响，将喷头固定在调节机构上，通过调节机构可以实现喷头位置的调节，可以确保喷头正对基片圆心，同时位于基片上方合理位置，方便滴胶，喷头调节高度通过光栅尺测量并显示在距离显示屏上，以便观察和控制调节高度距离。

与现有技术相比，本发明的一种具有定量滴胶的磁悬浮式涂胶机，具有如下有益效果：

采用磁悬浮电主轴，可以实现平稳的高速运转，而且运转过程无摩擦，无噪音，旋转平稳性好,精度高；

对于工作台的水平设置，采用水平气泡仪配合底部可调支架，确保操作前期水平台调节至水平位置，进而确保均匀涂胶；

在胶瓶外部增加保温套，可以确保胶瓶内胶液保持低温状态，提升滴胶效率；

由于涂胶过程为离心运动，多少存在胶液甩出问题，为了防止其污染壳体内壁，在托盘外部增设高度大于托盘高度的外罩，使得甩出的胶液都吸附在外罩上，而该外罩为可拆卸安装在工作台上，可以随时取下清洗，使用方便；

对于基片的吸附采用位于托盘下方的的反向安装的风扇，产生负压进而实现吸附，不仅吸附牢固，而且风扇及电机体积小，不存在额外噪音；

对于滴胶采用定量泵实现定量滴胶控制，既保证了基片表面涂覆胶膜，又不会存在滴量过多而造成涂覆厚度过大等问题，同时喷头位置可调，不仅操作方便，而且可以确保涂覆中心对准，提升涂覆的均匀度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是本发明的外形结构图；

图4是本发明磁悬浮电主轴的结构剖视图；

图5是本发明调节机构的侧面剖视图；

图6是本发明调节机构的正视图；

图7是本发明辅助吸附机构的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1~7所示，本发明所揭示的一种具有定量滴胶功能的磁悬浮式涂胶机，包括壳体1，安装在壳体1顶端的定量滴胶机构，安装在壳体内部的磁悬浮电主轴6，安装在磁悬浮电主轴顶端的托盘3，以及安装在磁悬浮顶端位于托盘下方的负压吸附机构。

具体说来，所述壳体1内部中间位置具有工作台18，其表面嵌装有水平气泡仪5，壳体1下方具有下隔板19，所述壳体1外侧正面铰接有操作门31，且该操作门上具有透明观察窗32和把手30，通过打开操作门，实现内部基片的取出或者放入，通过观察窗观察内部涂覆情况，壳体外侧面下方嵌装有控制面板，其具有显示屏33，时间旋钮34，速度旋钮35，滴胶旋钮36，旋转开关37及负压吸附启动开关38，壳体内壁安装有控制板，该控制板与显示屏，时间旋钮，速度旋钮，滴胶旋钮，旋转开关以及负压吸附开关电连接，所述壳体底部四个角上安装有调平支架7，通过水平气泡仪配合调平支架进行工作台水平度的调节，确保水平台处于水平状态。

所述定量滴胶机构包括胶瓶8，胶管9，定量泵12，喷头14以及调节机构13，胶瓶8固定在壳体外侧并通过瓶盖10封头，胶管穿过瓶盖插在胶瓶8内，其另一端连接定量泵12后连接喷头14，通过定量泵抽取胶瓶内胶液通过喷头喷出，且抽取量为固定量，可以通过定量泵进行抽取量的调节，所述胶瓶及胶管外部罩有保温套11，可以确保内部的胶液处于低温状态，保证涂覆质量，所述定量泵与控制板电连接，由控制板控制其工作以及调节，所述喷头穿过壳体顶壁伸入壳体内，且通过安装在壳体内壁上的调节机构进行喷头位置调节。

所述调节机构13包括壳体131，安装在壳体内部相互配合的齿轮132及齿条133，光栅测量装置136以及数显表27，齿轮通过转轴134固定在壳体内，且转轴端部延伸至壳体外部，安装有调节旋钮135，通过调节旋钮带动齿轮转动，从而使得齿条上下移动，所述胶管固定在齿条133上，随着齿条上下移动，胶管以及喷头实现上下高度调节，光栅测量装置136选用sino信和光栅，包括安装在齿条上的光栅位移传感器，以及贴在对应壳体内壁上的光栅尺，所述光栅位移传感器与数显表27电连接，齿轮与齿条配合实现高度调节时，通过光栅尺测量调节高度，并通过数显表进行距离显示，使得调节尺寸更为直观，且调节显示精度可以达到0.001mm，该数显表为sds2ms型号显示屏数显表。

所述磁悬浮电主轴卡装在工作台3与下隔板19之间，且两端分别穿过工作台与下隔板，其结构包括主轴壳体616，通过辅助轴承620穿插固定在主轴壳体616内的转轴610，主轴壳体内由上至下依次设置有径向传感器611，径向磁悬浮轴承定子612，电机定子613，径向磁悬浮轴承定子612，轴向磁悬浮轴承定子614，轴向传感器615，而主轴上从上至下分别设有径向转子617，电机转子618，径向转子617及轴向转子619，其中径向转子与径向磁悬浮轴承定子位置对应相互配合，电机转子与电机定子位置对于相互配合，轴向转子与轴向磁悬浮轴承定子位置对应相互配合，其中径向磁悬浮轴承定子，电机定子，轴向磁悬浮轴承定子的线圈通电会产生电磁力，从而使对应的转子悬浮起来，径向传感器和轴向传感器会检测对应转子的悬浮位置，控制板将检测的位移转换为控制信号，再由功率放大器将控制信号转换成控制电流，电流通过电磁铁产生磁力，从而保证转子维持在既定的悬浮位置，从而可以保证托盘的平衡与稳定。本发明中使用的磁悬浮电主轴与现有市面上的电主轴的结构及原理一致，本发明对其结构稍作说明，未说明的部分可以参考现有技术。

所述转轴610穿插在工作台与下隔板之间，其顶端设置有多级凹槽20，且最上面以及凹槽内嵌装有辅助吸附机构25，所述辅助吸附机构为一个带有外框的风扇，其外框251通过紧固件26固定安装在凹槽内，风扇与外框为一整体随转轴转动，风扇252的吸风面朝上，即把风往下吸，把基片吸附在托盘上，所述转轴610的中轴线上具有上下贯通的气道21，且气道上端连通凹槽，下端具有喇叭口22，托盘3安装在转轴上端通过紧固件26固定安装，其圆心位置具有吸附孔23。

所述负压吸附机构安装在多级凹槽20内，位于辅助吸附机构下方，包括穿插在气道内的支撑杆17，固定在支撑杆上端的电机16，安装在电机轴上的风扇组15，所述支撑杆底部通过固定块24固定在壳体底面，而风扇组为多个上下排布的扇叶，其安装在电机转轴上，且每个风扇的吸风面朝上，正对吸附孔，所述电机16与控制板电连接，负压吸附机构中控制电机16工作使得风扇组旋转，主轴工作时带动辅助吸附机构的风扇转动，两风扇工作均将上端的气体吸入通过气道再从喇叭口吹出，细长的气道配合喇叭口使得扇叶上端形成负压，在吸附口内形成吸附力，当基片2放置在托盘上，下方的负压吸附力将基片牢牢吸附在托盘上。

所述托盘外部设有外罩4安装在工作台上，且外罩高度大于托盘安装高度，可以有效挡住基片上甩出的胶液。

该涂胶机由负压吸附原理实现基片的牢固吸附，在电主轴旋转前先启动负压吸附机构，电机驱动风扇组旋转，凹槽内抽真空形成负压，实现基片吸附，当电主轴开始旋转时，主轴带动辅助吸附机构风扇旋转产生负压，实现基片吸附，此时可以关闭负压吸附机构，实现节电、降噪。需要指出的是，风扇组和辅助吸附机构的风扇的旋转是相互独立，通过控制器控制负压吸附机构在主轴开始旋转30秒后停止工作，同时在主轴旋转开关关闭时开始工作，以保证产生足够吸附力吸住基片，待主轴旋转停止后，再关闭电机电源，待风扇组停止转动后，取下基片即可。

本发明所揭示的一种具有定量滴胶功能的磁悬浮式涂胶机，其工作过程为：

启动涂胶机前先通过底部调平支架7调节涂胶机的位置，调节过程中通过观察水平气泡仪5中的气泡是否处于正中位置来保证涂胶机的平衡，保证水平后，按下负压吸附启动开关38启动负压吸附机构，电机16工作，风扇组15开始转动，风扇转动加速空气流动，使得托盘3内腔形成负压，从而使基片2牢固的吸附在托盘3上，多个风扇共同工作起到了增压的作用，保证在高转速的工况下基片2仍能在正确的位置。当主轴带动的辅助吸附机构开始转动30秒后，电机带动的风扇组就停止转动，以减少能耗。当主轴旋转开关关闭，主轴带动辅助吸附机构的风扇转速将逐渐降低至停止，此时电机16重新工作，带动风扇组旋转而产生负压继续吸附基片。通过两组互不干扰、独立控制运转的风扇交替作用，使得基片在任何状态下都能稳固的固定在托盘上。

滴胶前，根据需要转动调节机构13调节喷头14与基片2的距离以及相对位置，通过定量泵12实现定量滴胶，滴胶量可以通过滴胶旋钮36设置，由于胶剂对温度要求较高，需放置冰箱贮存，工作时为保持低温，在胶瓶8与胶管9上加保温套11，同时，瓶盖10与胶管9螺纹连接，匀胶机不工作或者需要更换胶剂时，只需将胶瓶8替换即可。滴胶过程可以分为静态滴胶和动态滴胶两种，静态滴胶是先滴胶，后涂胶，滴胶完成后，通过时间旋钮34和速度旋钮35选择匀胶所需时间以及速度，设定好涂胶所需参数后按下旋转开关37开始涂胶。动态滴胶过程中，首先，低速旋转基片2，同时进行滴胶，滴胶结束后，再调节速度旋钮35，使基片2高速旋转；静、动态两种滴胶方式可以根据胶剂的粘度来选择。

匀胶过程中可以通过透明亚克力观察窗32实时观察涂胶工作过程，涂胶过程中甩出基片的胶剂将会被外罩4挡住，以免甩在涂胶机中造成污染。涂胶完成后，打开涂胶机门31拿出涂覆好胶剂的基片2即可。

匀胶基片2旋转过程中的平衡性、滴胶位置的精度、转速以及时间等都是决定涂胶质量的重要因素，采用磁悬浮电主轴6代替传统的机械主轴，能很好的保证匀胶过程中转轴610的平稳性从而保证基片2的平衡性，磁悬浮电主轴中辅助轴承620起到临时制动的作用，能有效应对磁力轴承突然失控或者系统断电等突发情况，对于转速的设定，可以通过调节电机的变频器实时改变转速。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。