[实用新型]一种聚合物旋涂装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于制备聚合物光电器件的旋涂甩膜装置，具体涉及一种聚合物旋涂装置。

背景技术

有机光伏器件、有机薄膜晶体管(TFT)、有机发光显示屏、有机半导体照明光源等有机光电器件，是当前科技界和产业界研究和开发的热点之一。由于OLED较之于LCD有更多的优异性能，被认为是当前主流显示技术LCD未来的终结者，更被评选为近50年来最重要的50项科技实用新型之一。

制造成本低廉，是有机光电器件的一大优势之一。这些有机光电器件，本质上都是半导体薄膜器件。其中，小分子有机薄膜通常采取真空蒸镀(Vacuum evaporation)方法制备，高分子有机薄膜则采取高分子溶液旋转涂敷(Spin-coating)方法制备。典型的薄膜厚度一般为100～200nm。

旋转涂敷法又可分为旋转板式和自转式两种。旋转板式涂胶法是通过在一个由电动机带动的旋转圆盘上，沿着圆盘边缘排列基片，而自转式是将基片用减压法吸附并固定在电机的旋转轴上的旋涂方法。用以上两种方法固定好基片之后，再将欲涂敷的溶液(或胶体)滴在基片上，然后开始转动，使大部分溶液(或胶体)因旋转而甩出，只有少部分留在基片上。这些溶液(或胶体)在表面张力和旋转离心力联合作用下，在基片上散开，由于溶剂的挥发，散开的溶液(或胶体)固化形成聚合物有机薄膜。旋转圆盘的转速应在每分钟几百转至一万转左右。

采用旋转涂敷法制备聚合物薄膜，虽然快速、简易，但存在一些无法克服的先天不足：

首先，由于转轴径向方向薄膜的厚度不一致性，这种方法制备大尺寸的薄膜较困难；

其次，为了保证溶液的均匀散开而采用很高的转速，大约90％以上的溶液被甩出基片，材料浪费非常严重。

再次，转动电机转动对其上的溶液只有较小的向下方向的抽吸作用，有很大的径向离心作用力，薄膜的法线方向质地疏松、致密度不大，容易与后续叠加薄膜材料之间产生互溶、互扩散现象，影响器件的性能。

实用新型内容

本实用新型克服现有技术的缺点，提供一种聚合物旋涂装置，采用多个转动轴带动转盘转动，来制备聚合物薄膜。聚合物旋涂过程中，转动轴交替旋转，可较好的克服“旋转涂敷法”的先天不足，薄膜径向厚度的均匀性可以得到改善。

一种聚合物旋涂装置，包括抽气泵1，通气管2，还包括进动变轴装置4，所述进动变轴装置4由基板5、主转动轴6和变轴7组成；抽气泵1通过通气管2连接到基板5上。

所述基板5设有主转动轴6和变轴7。

所述主转动轴6位于基板5中心。

所述变轴7数量为一个以上。

所述变轴7对称分布于基板5的同一圆上。

所述变轴7和主转动轴6与驱动系统3相连，驱动系统3包括转动电机和升降机构。

转动电机(马达，可采用任何旋转设备)带动变轴7和主转动轴6转动。

升降机构(升降电机，也可采用任何加速上升的设备)带动变轴7和主转动轴6加速上升。

主转动轴6首先旋转，到达1/2旋涂时间后是变轴7旋转。

所述主转动轴6和变轴7以相同速度匀速转动。

抽气泵1和通气管2用来固定基板5，在基板绕轴旋转的同时使基板5紧固于轴上。

(1)法向进动：

原“旋转涂敷法”，圆盘基片绕固定转轴在原位做匀速圆周运动，基片上的聚合物溶液在法向仅仅受到重力的作用，不仅使散开后的成膜质地较疏松、致密度不高，还会使前、后相继续叠加旋涂的多层薄膜之间出现互溶、互扩散现象，影响光电器件的性能。

采用圆盘法向加速向上的进动以后，基片上附面层溶液的法向受力情况如下：

F_法＝mg+ma

其中，mg表示附面层溶液的重力；a表示圆盘向上的加速度，ma表示由于进动而引起的超重部分。正是由于该力的存在，使得基片上溶液法向受力增大，成膜过程中出现气泡等缺陷的几率减少。

径向变轴：

原“旋转涂敷法”，圆盘基片绕中心固定转轴在原位做匀速圆周运动，溶液的径向受力情况如下：

F_径＝mω²r_固定-mg*μ

其中，mg*μ表示溶液与基片之间的摩擦张力；mω²r_固定表示溶液受到的离心力，显然它随距离转轴的远近而不同，从而导致成膜径向厚度的不均匀。

使圆盘法向可进动、径向可变轴以后，基片上附面层溶液的径向受力情况如下：