ГАЗОРАСХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ПОДЛОЖЕК
GAS FLOW DEVICE FOR A SYSTEM FOR THE RADIATION TREATMENT OF SUBSTRATES

Настоящее изобретение относится к установке для облучения подложки электромагнитным излучением, как, например, инфракрасное излучение (ИК-излучение) для сушки подложек и/или ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение) для сшивки УФ-отверждаемых лаков.
2
Такие установки применяются, например, в качестве компонента лакировальных установок. В таких лакировальных установках на первом этапе типично очищают поверхность подложки. Это можно сделать, например, с помощью давления воздуха и/или с помощью средств ионизации поверхности или путем струйной обработки поверхности текучей средой, такой как вода, или водный или спиртовой раствор, или раствор, содержащий растворитель, или твердым телом, как абразивный материал, или с помощью CO, или путем окунания подложек в водный или спиртовой раствор или раствор, содержащий растворитель, возможно, при воздействии волнового излучения, как ультразвук или микроволны.
В случае очистки текучей средой тепловое ИК-излучение может применяться уже для последующей сушки.
Затем на втором этапе наносят собственно лаковое покрытие, например, распылением дисперсии лака. Затем следует этап, на котором уже покрытую лаком подложку пропекают. Это можно осуществить путем нагрева в окружающем воздухе и/или путем воздействия инфракрасного излучения (ИК), например, при 50-80°C. При этом растворитель, обычно присутствующий в лаковых дисперсиях, по существу испаряется. В случае очень широко распространенных в настоящее время УФ-отверждаемых лаков, т.е. лаков, которые сшиваются посредством УФ-излучения, это отверждение происходит на этапе, следующем за испарением растворителя. В соответствии с назначением на этих технологических стадиях применяются ИК- и/или УФ-лампы. В настоящем описании процесс сушки ИК-излучением и/или процесс сшивания посредством УФ-излучения называется одинаково облучением.
Чтобы предотвратить свободное улетучивание растворителя в окружающую среду или в производственную среду, такие процессы проводят, согласно уровню техники, в камерах обработки. При этом должно гарантироваться стабильное протекание газообмена, чтобы, например, сохранять низкой концентрацию растворителя вблизи подложки и, тем самым, ускорить процесс сушки и/или сшивки.
Согласно уровню техники, как схематически показано на фиг.1, облучение осуществляется в закрытой камере 1. При этом в верхней части камеры 1 предусмотрены источники 9, 9', 9" излучения, а в нижней части помещаются подложкодержатели 11, 11', на которые устанавливаются подложки. В качестве подложкодержателя на фиг.1 показаны два шпинделя, на которые могут быть установлены подлежащие облучению детали. Размещение источников 9, 9', 9" излучения под подложкодержателями 11, 11' хотя и возможно, но этого, как правило, избегают, чтобы не рисковать, что источники 9, 9', 9" излучения будут загрязняться капающими с подложек остатками лака.
Согласно уровню техники, на крышке камеры предусмотрена зона 7 впуска, через которую в камеру течет газ, подаваемый из впуска 3, например, воздух. Газ течет, согласно уровню техники, мимо источников 9, 9', 9" излучения, а затем мимо подложек 11, 11' в нижнюю область камеры, где он вытягивается из камеры 1 через выпуск 5. Вследствие такой конфигурации согласно уровню техники, течение и гравитация действуют совместно, так что можно эффективно удалить загрязнения, такие, например, как пыль, а также растворитель, путем отсасывания. На фиг.1 газовый поток и его направление схематически показаны стрелками.
Однако недостатком конфигурации согласно уровню техники является то, что газовый поток, который течет мимо подложек, сначала должен пройти через источники излучения. Они при работе являются, как правило, горячими, что ведет к неконтролируемому нагреву газового потока. Это означает, что на подложкодержатели 11, 11' воздействует газовый поток, который не имеет определенной температуры и который может привести к образованию градиента температуры по ширине подложкодержателя. Однако процесс сушки и/или сшивки сильно зависит от установившейся температуры. Поэтому неопределенные температурные условия быстро приведут к неконтролируемому процессу. В частности, при наличии градиентов температуры могут возникнуть неоднородности. Проблема усугубляется тем, что сами источники излучения, как правило, не имеют стабильной температуры. В начальной фазе источники излучения скорее могут быть холодными, тогда как после длительной работы они заметно нагреваются. Правда, эту проблему можно было бы ослабить определенными мерами по охлаждению источников излучения. Однако такие меры связаны с существенными техническими издержками и поэтому дороги.
Из сказанного выше следует, что было бы желательно иметь установку для облучения, которая смягчала бы вышеописанные проблемы уровня техники, а предпочтительно полностью устраняла.
В основе изобретения стоит задача разработать такую установку.
Согласно изобретению, вышеописанные проблемы решаются установкой по пункту 1 формулы изобретения. Зависимые пункты представляют предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Принципиально задачи изобретения решены тем, что в камере создается поток газа, который непосредственно после входа в камеру течет мимо подложки. Так как газовый поток не течет сначала мимо источников излучения, возможно излучающих тепло, температура газового потока является полностью определенной и может также просто настраиваться на желательное стабильное значение.
Далее изобретение и его предпочтительные варианты осуществления будут подробно описаны на фигурах.
Фиг.1 показывает установку для облучения подложек, соответствующую уровню техники.
Фиг.2 показывает предлагаемую изобретением установку для облучения согласно первому варианту осуществления.
Фиг.3 показывает предлагаемую изобретением установку для облучения согласно второму варианту осуществления.
Фиг.4 показывает предлагаемую изобретением установку для облучения согласно третьему варианту осуществления.
Фиг.5 схематически показывает возможное расположение лакировальной установки, которая содержит камеру облучения согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 показывает предлагаемую изобретением установку согласно первому варианту осуществления. Показана камера 201, в которой находятся источники 9, 9', 9" излучения и подлежащие облучению подложки 11, 11'. Внизу камеры, вблизи подложек 11, 11' предусмотрен впуск 203 газа. В области крыши камеры в соответствии с этим вариантом осуществления предусмотрен выпуск 205 газа, перед которым может быть включена потолочная камера 207. При работе установки теперь газ после входа в камеру течет сначала мимо подложек 11, 11', прежде чем он обтекает источники 9, 9', 9" излучения и вытекает через факультативную (необязательную) потолочную камеру 207 из выпуска 205 газа. Благодаря этому температура газа, текущего мимо подложек 11, 11', полностью определена и процесс может идти при точно заданных и стабильных температурных условиях. Предпочтительно предусмотреть в краевых зонах камеры желобки 209, которые могут действовать как пылеуловители.
Второй предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг.3. При этом камера 301 с источниками 9, 9', 9" излучения, которые находятся над подложками 11, 11', нагружается потоками газа как через первый впуск 303 в нижней части камеры, ниже подложек 11, 11', так и через второй впуск 305 в верхней части камеры, выше источников 9, 9', 9" излучения. Предпочтительно, на половинной высоте камеры предусмотрены выпуски 311, 311', которые предпочтительно расположены симметрично. Оба газовых потока в этом варианте осуществления встречаются, как отмечено стрелками на фигуре, примерно на половине высоты, т.е. между источниками 9, 9', 9" излучения и подложками 11, 11', и выходят из внутреннего пространства камеры через расположенные сбоку выпуски 311, 311'. Этот особенно предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения выгоден, в частности, тем, что частицы пыли, переносимые газовым потоком, имеют тенденцию транспортироваться к краю камеры. Если там также предусмотреть желобки 309, которые могут действовать как пылеуловители, то возможно имеющаяся в камере пыль, которая переносится главным образом в направлении выпусков 311, 311', по пути будет отделяться от газового потока и собираться в основном в пылеуловителях. Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления, в каждом желобке 309 предусмотрена вынимаемая емкость 313, так что пыль может собираться и просто удаляться путем извлечения и опорожнения емкости. Конечно, такая емкость также может предпочтительно применяться и в других вариантах осуществления настоящего изобретения.
В данном случае была описана установка облучения подложек, которая в камере, выше подложкодержателей для оснащения подлежащими обработке подложками, содержит по меньшей мере один источник излучения, причем камера содержит средства для поддержания потока газа в камере с по меньшей мере одним впуском газа и по меньшей мере одним выпуском газа, отличающаяся тем, что указанный по меньшей мере один впуск газа расположен в области подложкодержателя так, что газ, втекающий через указанный по меньшей мере один, впуск, сначала обтекает подложкодержатели, прежде чем через выпуск газа снова покинуть камеру непосредственно и/или после обтекания указанного по меньшей мере одного источника излучения.
В установке можно предусмотреть выпуск газа в области указанного по меньшей мере одного источника излучения, так что газ после обтекания подложкодержателей обтекает указанный по меньшей мере один источник излучения, прежде чем покинуть камеру через выпуск газа.
Выпуск газа можно предусмотреть по высоте между подложкодержателем и по меньшей мере одним источником излучения.
В области указанного по меньшей мере одного источника излучения можно предусмотреть второй впуск газа, так что газ, втекающий через второй впуск, сначала обтекает указанный по меньшей мере один источник излучения, прежде чем встретиться с газом, текущим от подложкодержателей, и вместе с ним вытекать из камеры через выпуск газа.
На нижнем краю камеры можно предусмотреть желобки, так что в области желобков поток ослабляется и желобки соответственно проявляют свое действие в качестве и пылеуловителей.
В желобках можно также предусмотреть вынимаемые емкости.
Третий, особенно предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг.4. В нем камера 401 с источниками 9, 9', 9" излучения, которые находятся над подложками 11, 11', нагружается газовыми потоками через впуски 421, 422' в нижней части камеры, ниже подложек 11, 11'. Газ или газы обтекают подложки 11, 11' и выходят частично через выпуск 423 газа в нижней части камеры, а частично – через выпуск 405 газа в верхней части камеры. В соответствии с настоящим вариантом осуществления устройства 421, 421', соответственно, 423 впуска и/или выпуска газа представляют собой проточные каналы, сужающиеся в одном измерении в направлении течения, а затем снова расширяющиеся в направлении течения, так что по меньшей мере вблизи газорасходных устройств имеется по существу ламинарное течение и тем самым не происходит отложений (как, например, пыль или грязь) из-за турбулентности. Проточные каналы в одной особенно предпочтительной модификации этого варианта осуществления выполнены из деформируемого листового материала, например, из стального листа. На фиг.4 каждый из них показан двустенным, причем эти две стенки выполнены отделенными друг от друга зазором S, например, 20 мм. Зазор позволяет обеспечить теплоизоляцию, которая предпочтительна, наряду с прочим, тем, что в камере из-за используемого при сушке горячего воздуха могут установиться температуры 100°C и выше. Газ втекает через круглые отверстия 21, 21' устройств 421, 421' впуска газа и частично вытекает через круглые отверстия 23 устройства 423 выпуска газа.
Согласно одной предпочтительной модификации третьего варианта, отдельные газорасходные устройства имеют в верхней части носики, которые позволяют удерживать вместе два газорасходных устройства, например, посредством зажимных планок или посредством колпачков 30, 30', что также позволяет, например, поддерживать ламинарное течение и в этой области.
В частности, настоящее изобретение раскрывает установку 401 облучения подложек, которая в камере над подложкодержателями 11 11' для оснащения подлежащими обработке подложками содержит по меньшей мере один источник 9, 9', 9" излучения, причем камера содержит средства для поддержания потока газа в камере с газорасходным устройством с по меньшей мере одним впуском 421, 421' газа и по меньшей мере одним выпуском 423, 405 газа, причем газорасходное устройство находится в области ниже подложкодержателей 11, 11' и выполнено так, что впуск 421, 421' и выпуск 423, 405 газа включают в себя элементы, которые образуют проточные каналы, сужающиеся в направлении потока и затем ниже по потоку снова расширяющиеся, благодаря чему при работе установки устанавливается по существу ламинарное течение по меньшей мере у газорасходного устройства и, следовательно, не происходит отложений из-за турбулентности.
Предпочтительно, образующие проточные каналы элементы установки 401 облучения выполнены из деформируемых пластин, предпочтительно, из стального листа.
Предпочтительно, по меньшей мере два из образующих проточные каналы элементов в верхней части удерживаются вместе посредством шин, скоб (зажимов) и/или колпаков 30, 30', что позволяет легкий монтаж или демонтаж.
Предпочтительно, образующие проточные каналы элементы являются по меньшей мере двустенными, причем указанные, по меньшей мере две стенки отстоят друг от друга, в результате чего образуется теплоизолирующий зазор S.