[发明专利]用于沉积和固化可流动材料的设备及方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于沉积和固化可流动材料的设备及其方法。

背景

新装置的不断发展已经导致了新的产品需求，该需求能够通过现有材料结合以满足这种装置的特定需要来达到。最常见的材料组合之一涉及将聚合物结合在固体基板上。按照惯例，通过使用粘合剂将冲切聚合物固定到固体基板上来将固体聚合物结合在固体基板上。然而，这样的常规方法提出了几个问题，该问题包括聚合物随着时间的推移在固体基板上的粘合性损失以及确保通常每一固体聚合物成形为具体适合每一固体基板的形状的艰巨任务。

在诸如硬盘工业的大型制造业中上述问题变得更加明显，其需要高生产效率以及聚合物和固体基板间的良好粘合力。在硬盘工业中，聚合物在硬盘装置的覆盖物上起密封剂的作用以防止灰尘和诸如水蒸气的气体进入和干扰包含在覆盖物的范围内的敏感磁头以及屏蔽对敏感磁性元件的磁场干扰。将聚合物固定到覆盖物上的压敏粘合剂和/或粘合剂的使用不期望污染硬盘覆盖物并且导致在硬盘装置内产生灰尘。此外，冲切聚合物的使用引起了不能利用的废片的产生，导致了生产浪费和不必要的生产成本上升。

已经越来越多地使用光固化液态聚合物代替固体聚合物。在这种方法中，在强烈的光照射下固化光固化液态聚合物前，首先使其沿着期望的路径分配在固体基板上。在硬盘工业中，以这种方式形成的聚合物密封剂称为“点胶衬垫”(FIPG)。

在使用了光固化液态聚合物的FIPG生产方法中，分配液态聚合物后它们快速完成某种程度的化学交联(固化)是至关重要的。这是必需的，因为分配的可聚合材料要形成聚合物衬垫的长宽比具有较小的公差容限。因此，将要用于形成聚合物衬垫的分配的可聚合材料需要在分配时基本上保持其精确形状。如果在可聚合材料的分配和固化步骤间存在时间延迟，则在聚合后形成的衬垫的长宽比将改变，这依赖于液态聚合物的粘度和环境温度。这通常称为液态聚合物的“流动”。

通常对于厚度大于几百微米的衬垫，液态聚合物的这种少量的化学交联(快速固化)不能提供足够的能量来形成材料的瞬间完全固化。因此这种称为“局部固化(spot-curing)”的快速固化方法仅旨在保护长宽比并避免流动。然后在另外的位置处理该局部固化衬垫以进行随后的高强度紫外固化步骤来完成材料固化。

已知的局部固化系统使用泛光灯系统，其在材料的分配过程中使用并照射全部工作区域。这样有许多缺点，包括该泛光灯系统对分配管和电线的不利影响(尤其是如果使用紫外线光源时)以及需要遮挡光源防止照射喷嘴。这样的遮挡通常只会将直接照射减至最低，但是不能阻挡来自被加工件的多次反射，其仍然能够对液态聚合物离开喷嘴的地方产生负面影响。

此外，因为聚合物的最长固化时间发生在衬垫中分配开始的部分，而最短的固化时间发生在衬垫中分配结束的部分，所以向正在分配的衬垫的不同部分提供不相等的固化剂量。因为泛光灯系统的位置也通常是固定的，所以从泛光灯系统到衬垫的各个部分的直线距离也不同，促成了不一致的固化强度。对于衬垫不同部分在固化暴露时间和强度上的这些差异可以导致不期望的存在于形成的衬垫中的不一致的机械性能(即凝固和降解水平)。

因为泛光灯系统通常位于与被加工件存在距离的位置以确保覆盖大面积照射，所以在分配操作过程中，由设备移动导致的遮蔽效应可能存在于泛光灯系统的照射路径中，从而阻止衬垫的各个部分充分暴露于辐射中。

另外，因为泛光灯系统不具有聚集光束(但具有代替的分散光源)的事实，所以它们不得不以大功率启动和/或长时间启动以确保充分的固化。这导致大量电力被消耗。从经济的角度，这不期望地增加了生产费用。

亟需提供用于沉积和固化可流动材料的设备及其方法，所述设备及其方法能够克服或至少改善上述缺点的一种或多种。

发明概述

根据第一方面，提供了用于在基板上沉积和固化可固化材料的设备，其包括：

沉积装置，其设置成沿着沉积路径在基板上沉积可固化材料；以及

光源，其设置成使光束指向沉积的可固化材料以由此至少部分地固化可固化材料，并由此防止其形状基本变形。

有利地，在材料的任何不期望的流动发生前，所述光源能够部分地固化可固化材料，并且保持了分配材料的期望长宽比。更有利地，当部分固化的聚合物正在转移到更高强度辐射的其他源时，所述部分固化的材料有足够的凝固以抵抗任何不必要的变形。

在一个实施方案中，在材料沉积后，约100ms至约200ms发生所述固化。有利地，这种短期限防止了所述可固化材料任何不需要的流动。

更有利地，可固化材料的沉积和固化速度为40mm/s或40mm/s以上。