ES2274611T3 - Dispositivo y procedimiento para el revestimiento de un substrato plano. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para el revestimiento de un substrato (23) plano, con un módulo de revestimiento (2) que presenta una rendija capilar (8), cuya rendija capilar (8) está llena de un medio de revestimiento (28) líquido y presenta una abertura (9), por delante de la cual hay que hacer pasar una superficie (23a) del substrato (23) que se desea revestir, a una distancia comparativamente pequeña, de manera que se deposita sobre la mencionada superficie (23a) una capa (43), estando la rendija capilar (8) abierta por abajo y siendo llenada, a través de un espacio de suministro (25, 27), con un medio de revestimiento (28a) y haciendo pasar el substrato (23) por debajo de la abertura (9) de la rendija capilar (8) con la superficie (23a) que hay que revestir hacia arriba, caracterizado porque está previsto un recipiente de expansión (25), el cual está conectado mediante una conducción de líquido (14) con la rendija capilar (8) y está dispuesto por encima de la abertura (9) de la rendija capilar (8), con el fin de garantizar un espesor de capa uniforme de la capa (43).
Description
Dispositivo y procedimiento para el
revestimiento de un substrato plano.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para el revestimiento de un substrato plano, con un
módulo de revestimiento que presenta una rendija capilar, según el
preámbulo de la reivindicación 1.
La invención se refiere además a un
procedimiento para el revestimiento de un substrato, con un módulo
de revestimiento por delante del cual se hace, pasar con la
superficie que hay que revestir, y con ello se precipita una capa
del medio de revestimiento sobre esta superficie, siendo
aprovisionado el módulo de revestimiento, durante el revestimiento,
con medio de revestimiento.
Un dispositivo del tipo mencionado se ha dado a
conocer en el estado de la técnica por la patente US nº 5.654.041,
la patente US nº 5.650.196 y la publicación WO 94/25177. Con este
dispositivo se pueden dotar, por ejemplo, placas rectangulares o
redondas con una capa uniforme de barniz o de otros medios
inicialmente líquidos como filtros de color o capa de protección
especiales. La utilización de este dispositivo está en especial en
el ámbito de la técnica de capa fina durante la fabricación de
pantallas LCS, máscaras para la fabricación de semiconductores y
substratos de semiconductor o de cerámica. Este dispositivo se
caracteriza en especial por una gran uniformidad del espesor de la
capa de barniz, en especial en placas rectangulares, con una
utilización al mismo tiempo pequeña de barniz. Para el
revestimiento se hace pasar el substrato, con la superficie que hay
que revestir hacia abajo, por encima de la rendija capilar, la cual
está estructurada de tal manera que, debido a la capilaridad de la
rendija, el medio de revestimiento es aprovisionado automáticamente
y con una velocidad especialmente uniforme. Un efecto capilar de
este tipo se consigue, por ejemplo, con una rendija la cual tiene
una anchura de menos de 0,5 mm. Gracias al efecto capilar, el medio
de revestimiento asciende en contra de la fuerza de la gravedad en
el interior de la rendija hacia arriba y sale por la abertura de la
rendija capilar. Durante este procedimiento son determinantes para
él las fuerzas de unión intramoleculares, la tensión superficial y
las peculiaridades de la humectación superficial. Las velocidades de
revestimiento usuales están comprendidas entre 5 y 15 mm/s. Dado
que el caudal está determinado de manera esencial por las fuerzas
de unión intramoleculares, la velocidad de revestimiento no se puede
aumentar de manera esencial.
La invención se plantea el problema de crear un
dispositivo del tipo mencionado con anterioridad el cual posibilite
una velocidad de revestimiento esencialmente más alta pero que, a
pesar de ello, garantice con una utilización de material pequeña un
espesor de capa uniforme.
El problema se resuelve con el dispositivo según
la reivindicación 1. En el dispositivo según la invención el caudal
a través de la rendija capilar no está determinado únicamente por
las fuerzas de unión intramoleculares sino que se puede determinar
de forma activa. Gracias a ello se pueden alcanzar velocidades de
revestimiento esencialmente mayores comprendidas, por ejemplo,
entre 30 y 100 mm/s. La mayor velocidad de revestimiento
posibilita, correspondientemente, una mayor producción y con ello un
descenso esencial de los costes de producción.
Un llenado especialmente fiable del espacio de
revestimiento resulta cuando está previsto un recipiente de
expansión, el cual está conectado, a través de una conducción de
líquido, con la rendija capilar y está dispuesto por encima de la
abertura de la rendija capilar. Preferentemente el recipiente de
expansión está apoyado de manera que se puede ajustar en altura. La
altura del recipiente de expansión es proporcional a la circulación
de medios a través de la rendija capilar y con ello al espesor de
capa.
Si el módulo de revestimiento según un
perfeccionamiento de la invención presenta dos placas dispuestas
paralelas entre sí y una lámina dispuesta entre ellas, entonces se
pueden generar, de forma sencilla, rendijas capilares diferentes.
Esto posibilita aplicar medios de revestimiento de diferente
viscosidad y, mediante una velocidad de suministro variable del
substrato por debajo de los capilares, generar también espesores de
capa diferentes. La rendija capilar mencionada puede ser
determinada, de forma sencilla, mediante una sección de la lámina.
Las dos placas pueden estar, por ejemplo, atornilladas entre sí de
forma separable. Un intercambio de la lámina para la variación de la
anchura de la rendija capilar es entonces especialmente
sencillo.
El procedimiento según la invención resulta de
la reivindicación independiente 10. Esencialmente se produce aquí
también que, durante el revestimiento, tiene lugar un caudal de
arriba abajo a través de la rendija capilar y que el substrato con
la superficie que hay que revestir se hace pasar, hacia arriba, por
delante de la rendija capilar.
Otras características ventajosas resultan de las
reivindicaciones dependientes, de la descripción que viene a
continuación así como del dibujo.
Un ejemplo de forma de realización de la
invención se explica a continuación con mayor detalle a partir del
dibujo en el que:
la Figura 1 muestra esquemáticamente, una
vista de un dispositivo según la invención,
la Figura 2 muestra una vista de un módulo de
revestimiento,
la Figura 3 muestra una sección a través del
módulo de revestimiento a lo largo de la línea
III-III,
la Figura 4 muestra una sección a través del
módulo de revestimiento a lo largo de la línea
IV-IV,
la Figura 5 muestra una sección a través del
módulo de revestimiento según la Figura 3, si bien con la rendija
capilar llena, y
la Figura 6 muestra esquemáticamente, el
revestimiento de un substrato plano.
El dispositivo 1 mostrado en la Figura 1
presenta un módulo de revestimiento 2, el cual está sujetado en un
bastidor 3. Por debajo del módulo de revestimiento 2 está dispuesto
un dispositivo de transporte 19, con el cual se hace pasar por
delante del módulo de revestimiento 2, preferentemente de forma
horizontal, un substrato 23 que hay que revestir, para el
revestimiento de una superficie 23a plana superior. El substrato 23
es en especial una placa o disco, por ejemplo una placa de vidrio o
de cerámica. El módulo de revestimiento 2 está conectado, mediante
una conducción de líquido 14, con un recipiente de expansión 25,
desde el cual se aprovisiona, durante el revestimiento, al módulo de
revestimiento 2 con medio de revestimiento 28.
El módulo de revestimiento 2 presenta, según las
Figuras 2 y 3, dos placas 4 y 5 dispuestas paralelas entre sí,
entre las cuales está dispuesta una lámina 6 con un espesor
definido. Las dos placas 4 y 5 están realizadas, por ejemplo, a
partir de vidrio o metal y están esmeriladas o pulidas con el fin de
garantizar una calidad correspondiente de la superficie. La lámina
6 está dotada, según la Figura 2, con una sección 8a, la cual forma
una rendija 8, la cual es esencialmente rectangular y está cerrada
tanto lateralmente como por arriba. Por debajo la rendija 8
presenta una abertura 9, la cual poseen una forma rectangular y está
formada por cantos 7 comparativamente afilados, paralelos, de las
placas 4 y 5 así como por cantos 6a laterales de la lámina 6. La
anchura A de la rendija capilar 8 está situada en el margen de 5
\mum hasta unos milímetros. Para aplicar una capa de 2 \mum de
espesor es adecuada, por ejemplo, una rendija capilar 8 con una
anchura A de 150 \mum. El medio de revestimiento 28 es aplicado
al mismo tiempo con una temperatura de aproximadamente 20ºC y
presenta una viscosidad de aproximadamente 7 mPas^{-1}.
Las dos placas 4 y 5 están atornilladas fijas
entre sí con un gran número de tornillos de sujeción 33. La lámina
6 está fijada, mediante unos tornillos 33, de maneja fija y estanca
al líquido entre las placas 4 y 5. Tras soltar los tornillos de
sujeción 33 se puede extraer la lámina y ser sustituida por otra
lámina con otro espesor. Mediante el intercambio de la lámina 6 se
puede variar, de manera sencilla, la anchura A de la rendija
capilar 8. La lámina 6 es preferentemente una lámina de plástico o
de metal. Este tipo de láminas se pueden fabricar con tolerancias
muy pequeñas, por ejemplo con una desviación del espesor < 1%. La
anchura A de la rendija capilar 8 está con ello definida con
precisión, si bien se puede variar de forma sencilla mediante
intercambio de la lámina 6.
Sobre el lado interior 5a de la placa 5 hay
dispuesto un canal 10 el cual, según la Figura 2, se extiende
esencialmente a lo largo de la totalidad de la longitud de la
rendija capilar y el cual se encuentra en la zona superior de la
rendija capilar 8. Este canal 10 está conectado mediante un taladro
11 en la placa 5 así como mediante un dispositivo de conexión 12
con la conducción de líquido 14. Con una válvula 13 se puede variar
el paso a través de la conducción 14. Para el control está previsto
un dispositivo de control 16, el cual está conectado a través de
una conducción 15 con la válvula 13. La válvula 13 está controlada,
preferentemente, de forma neumática. Sin embargo, es imaginable
también un control mediante motor paso a paso.
La conducción 14 está conectada con una
recipiente de expansión 25 el cual está dispuesto por encima de la
abertura 9 de la rendija capilar 8. El recipiente de expansión 25
está montado, con posibilidad de regular la altura, en una viga 40
mediante un dispositivo de ajuste 34. La altura del recipiente de
expansión 25 por encima de la abertura 9 está comprendida en el
intervalo de 10 a 50 cm. La presión del medio de revestimiento 28
en la rendija capilar 8 es proporcional a la altura del nivel de
líquido 29a por encima de la abertura 9 de la rendija capilar 8.
Mediante un ajuste del recipiente de expansión 25 en las direcciones
de la doble flecha 39 se puede ajustar con ello con precisión la
presión del líquido de revestimiento 28a en la rendija capilar
8.
El recipiente de expansión 25 presenta un
recipiente exterior 26 así como un recipiente interior 27. El
recipiente interior 27 está conectado en un extremo inferior con la
conducción de líquido 14 y presenta un canto de rebosamiento 29 a
través del cual puede llegar medio de revestimiento 28 desde el
recipiente interior 27 al recipiente exterior 26. Una bomba de
líquidos 31 conduce, a través de una conducción de líquido 30, medio
de revestimiento 28 desde un depósito de almacenamiento 32 hacia el
recipiente de expansión 25. El medio de revestimiento 28 sobrante
es conducido de vuelta, a través de una conducción de retorno 41,
desde el recipiente de expansión 25 hasta el depósito de
almacenamiento 32. El nivel de líquido 29a se mantiene con ello
constante, independiente de la altura del recipiente de expansión
25 y también independiente de la utilización del medio de
revestimiento 28, durante el revestimiento. Correspondientemente
está garantizado con ello que durante el proceso de revestimiento
la presión del medio de revestimiento 28 es constante en la rendija
capilar 8. El recipiente de expansión 25 podría ser sustituido
también por una rosca transportadora de alimentación o por un
cilindro de presión. Lo que es esencial es que mediante este
dispositivo, se pueda aprovisionar con medio con presión
constante.
El dispositivo de transporte 19 presenta una
cinta transportadora 20 sin fin, la cual está colocada alrededor de
un rodillo de accionamiento 21 así como de un rodillo de desviación
22. El rodillo de accionamiento 21 está accionado con un
accionamiento 18, por ejemplo un motor eléctrico, el cual está
conectado a través de una conducción de señal 17 con el control 16.
Aquí son imaginables también otros dispositivos de transporte, por
ejemplo, un patín de transporte o un dispositivo de transporte con
rodillos. El substrato 23 puede ser sujetado, por su lado inferior
23b, con medios adecuados y aquí no mostrados, por ejemplo, mediante
una placa de vacío. Al igual que en la Figura 1, el substrato 23 es
transportado con el dispositivo de transporte 19 de la izquierda a
la derecha. El transporte es preferentemente uniforme y puede
ajustarse de forma continua mediante el control 16. El substrato 23
es transportado preferentemente con orientación horizontal. Es
imaginable también una orientación adecuada. Finalmente, es
concebible también una realización en la cual el substrato 23 no
sea transportado linealmente sino que sea rotado.
A continuación se explican con mayor detalle las
diferentes etapas del procedimiento.
Para llenar la rendija capilar 8 con medio de
revestimiento 28 se transporta, con la ayuda de la bomba 31, medio
de revestimiento 28 desde el depósito de almacenamiento 32 hasta el
recipiente de expansión 35. Desde este recipiente 25 fluye el medio
de revestimiento, cuando la válvula 13 está abierta, a la rendija
capilar 8. Debido a la fuerzas capilares el medio es mantenido en
la rendija capilar 8, formándose al mismo tiempo según la Figura 5
un menisco 28b. La presión en el líquido 28a depende aquí, en
especial, de la altura del recipiente de expansión 25, de la
viscosidad del medio de revestimiento 28 y de la temperatura. El
canal 10 favorece una distribución uniforme de medio de
revestimiento 28 a lo largo de la totalidad de la longitud de la
rendija capilar 8.
Para el revestimiento del substrato 23 se
conduce, con la válvula 13 cerrada, éste, con la superficie 23a que
hay que revestir hacia arriba, por debajo de la abertura 9. Cuando
el substrato 23 está en reposo se abre la válvula 13 y con ello se
inicia un paso uniforme del medio de revestimiento 28 a través de la
rendija capilar 8. La rendija S entre la superficie 23a y los
cantos 7 es llenada con substrato 23 y el substrato 23 es humectado.
Para la humectación el substrato 23 no es transportado durante un
intervalo de tiempo de aproximadamente 0,1 a 1 segundo. A
continuación es activado el dispositivo de transporte 19 y el
substrato 23 es movido linealmente, en la Figura 7 en la dirección
de la flecha 37 de izquierda a derecha, con velocidad constante.
Dado que, como se ha mencionado más arriba, el líquido de
revestimiento 28 es suministrado de forma constante con la presión
constante, se forma sobre el substrato 23 una capa 43 uniforme, como
muestra la Figura 7.
Tras el revestimiento del substrato 23 se vuelve
a cerrar la válvula 13. El cierre de la válvula 13 tiene lugar, de
manera preferente, antes de alcanzar el final del substrato, de tal
manera que al alcanzar el final del substrato en la rendija S es
interrumpido el suministro de medio de revestimiento y el medio de
revestimiento no puede fluir por encima del canto del final del
substrato. El instante adecuado para el cierre depende, en
especial, de la viscosidad del medio 28 y puede ser optimizado
durante el proceso. El dispositivo 1 está ya otra vez listo para un
nuevo revestimiento. La capa 43 aplicada es secada de forma
conocida. El espesor de capa tras el secado vale por ejemplo de 2,5
a 3 \mum.
El espesor de capa es determinado esencialmente
por la viscosidad y el contenido de sólido del medio de
revestimiento 28, así como por la altura del recipiente de
expansión 25 por encima de la abertura 9, la anchura A de la
rendija capilar 8 así como por la velocidad de transporte del
substrato 23. El espesor de capa de 2,5 a 3 \mum mencionado
anteriormente se obtiene, por ejemplo, con un medio de revestimiento
28 que presenta un contenido de sólido del 10% y una viscosidad de
aproximadamente 5,5 mPas^{-1}. La temperatura del medio de
revestimiento 28 vale al mismo tiempo 20ºC y la altura del
recipiente de expansión 25 por encima de la superficie que hay que
revestir 23a asciende aquí 28 mm. La anchura de la rendija A 130
\mum y la velocidad de transporte 50 mm/s. A pesar de la
velocidad de transporte comparativamente alta se consigue una buena
uniformidad de la capa 43. La desviaciones en cuanto al espesor de
la capa 43 comportan, por regla general, menos del 1%.
Claims (14)
1. Dispositivo para el revestimiento de un
substrato (23) plano, con un módulo de revestimiento (2) que
presenta una rendija capilar (8), cuya rendija capilar (8) está
llena de un medio de revestimiento (28) líquido y presenta una
abertura (9), por delante de la cual hay que hacer pasar una
superficie (23a) del substrato (23) que se desea revestir, a una
distancia comparativamente pequeña, de manera que se deposita sobre
la mencionada superficie (23a) una capa (43), estando la rendija
capilar (8) abierta por abajo y siendo llenada, a través de un
espacio de suministro (25, 27), con un medio de revestimiento (28a)
y haciendo pasar el substrato (23) por debajo de la abertura (9) de
la rendija capilar (8) con la superficie (23a) que hay que revestir
hacia arriba, caracterizado porque está previsto un
recipiente de expansión (25), el cual está conectado mediante una
conducción de líquido (14) con la rendija capilar (8) y está
dispuesto por encima de la abertura (9) de la rendija capilar (8),
con el fin de garantizar un espesor de capa uniforme de la capa
(43).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque presenta un dispositivo de suministro
(25), con el cual se puede aprovisionar la rendija capilar (28) con
un medio de revestimiento (28), a través de una abertura (11) del
módulo de revestimiento (2).
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque en la conducción de líquido (14) está
dispuesta una válvula (13).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque el recipiente de expansión (25)
se puede regular en altura.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque el módulo de revestimiento (2)
presenta dos placas (4, 5), dispuestas paralelas entre sí, y una
lámina (6) dispuesta entre dichas placas.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque la lámina (6) es intercambiable.
7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado porque las dos placas (4, 5) están atornilladas
entre sí de forma separable.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque la rendija capilar (8) está
cerrada por arriba y lateralmente.
9. Procedimiento para el revestimiento de un
substrato (23) con un módulo de revestimiento (2), por delante del
cual se hace pasar el substrato (23) con la superficie (23a) que hay
que revestir y con ello se deposita una capa (43) del medio de
revestimiento (28) sobre dicha superficie (23a), siendo
aprovisionado el módulo de revestimiento (2), durante el
revestimiento, con unos medios de revestimiento (28), haciéndose
pasar el substrato (23) por delante del módulo de revestimiento (2)
con la superficie (23a) que se desea revestir hacia arriba y porque
para ello se suministra un medio de revestimiento (28), de arriba
abajo, al substrato (23), caracterizado porque el medio de
revestimiento (28) es suministrado al módulo de revestimiento (2)
desde un recipiente de expansión (25), el cual está dispuesto por
encima del módulo de revestimiento (2), estando garantizado un
espesor de capa uniforme de la capa (43).
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque al módulo de revestimiento (2) se le
suministra, durante el revestimiento, desde el recipiente de
expansión (25), mediante una conducción de líquido (14) conectada
al módulo de revestimiento (2), de manera uniforme, medio de
revestimiento (28).
11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó
10, caracterizado porque el medio de revestimiento (28) es
suministrado desde un depósito de almacenamiento (32) al recipiente
de expansión (25) y desde éste al módulo de revestimiento (2).
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque el medio de revestimiento (28) que
rebosa en el recipiente de expansión (25) es suministrado al
depósito de almacenamiento (32).
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque están
previstos una válvula (13) controlada por un dispositivo de control
(16) así como un dispositivo de transporte (19) para el substrato
(23) y porque el dispositivo de control (16) controla el dispositivo
de transporte (19).
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque tras la
apertura de la válvula (13) y una utilización del substrato (23) en
reposo durante un intervalo de tiempo predeterminado, el substrato
(23) es transportado mediante una activación del dispositivo de
transporte (19) para el revestimiento.
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