УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ОЧИСТКИ ПЛОСКИХ СТЕКЛЯННЫХ ПОДЛОЖЕК

Полезная модель относится к электронной технике и может быть использована в оборудовании для изготовления жидкокристаллических экранов (ЖКЭ), в частности, при изготовлении фильтров на прямоугольных стеклянных подложках размером порядка 500×400 мм и толщиной 1 мм.
При изготовлении фильтров для ЖКЭ одной из важных операций является очистка подложек после процесса натирания. При этом процесс очистки должен осуществляться без нарушения созданной в процессе натирания структуры. Причем любые процессы очистки в жидкости недопустимы.
Широко известны способы струйной очистки изделий [1-3] путем подвода сжатого воздуха, направляемого на обрабатываемую поверхность либо с помощью длинной трубки с большим количеством отверстий в один ряд и запаянным концом, либо с помощью сопла. Однако данные методы сухой очистки малоэффективны и позволяют удалять только сравнительно крупные загрязнения и не могут быть использованы для очистки фильтров ЖКЭ, так как при увеличении давления сжатого воздуха (или газа) струя воздуха, непосредственно воздействующая на обрабатываемую поверхность, может вызвать поломку или нарушение сформированного после операции натирания поверхностного слоя подложки.
Более предпочтительна УЗ-очистка подложек. Однако обработка подложек после операции натирания в специальных УЗ-ваннах или с помощью УЗ-форсунок (4, 5) неприемлема, так как она также приводит к нарушению поверхностного слоя подложек.
Фирмой Shinko CO Ltd (США) предложен способ бесконтактной очистки поверхности подложек микроструктур типа «воздушный нож», при котором подложку устанавливают на горизонтальный держатель и осуществляют обработку поверхности подложек непосредственно озвученным потоком газа с последующим отсосом этого газа и загрязнений.
Однако попадание озвученного газа непосредственно на рабочую поверхность обрабатываемой подложки приводит к повреждению их, а из за наличия загрязнений в потоке озвученного газа, которые попадают на обрабатываемую поверхность, не обеспечивается хорошее качество очистки Горизонтальное расположение подложки затрудняет удаление загрязнений с поверхности ее с помощью вакуума. Причем, отсос происходит в объем рабочей камеры с озвученным газом.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности является устройство для ультразвуковой очистки изделий [6].
Устройство содержит камеру концентратора, полость которой обращена к очищаемой поверхности изделия, установленного на горизонтальном держателе, источник УЗ-колебаний, содержащий высокочастотный генератор, ультразвуковой преобразователь, выполненный в виде двух электродов, с помощью которых возникают УЗ-колебания газовой среды в полости камеры у ее открытого конца.
Недостаток известного устройства заключается в том, что озвученный газ воздействует непосредственно на очищаемую поверхность, что приводит к повреждению поверхностного слоя подложки и разрушению структур. сформированных на ней. Причем действие УЗ-колебаний на очищаемую поверхность дополняется еще физико-химическим воздействием ионами газа, образованными в результате высокочастотного разряда, возникающего между электродами. Это делает известное устройство непригодным для обработки стеклянных подложек при изготовлении фильтров для ЖКЭ и других изделий, имеющих структуры с небольшими размерами элементов порядка 3 мкм.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества обработки поверхности изделий и расширение функциональных возможностей устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для бесконтактной очистки плоских стеклянных подложек, содержащем камеру для обработки, держатель подложек, источник УЗ-колебаний, источник УЗ-колебаний выполнен виде стержневых газоструйных излучателей, содержащих сопло и резонатор, и расположенных по обе стороны от плоскости подложки, причем каждый излучатель установлен в корпусе вытяжного устройства, снабженного вытяжным патрубком и отверстием со стороны сопла, а в области зоны обработки подложек установлены два щелевых вакуумных патрубка по всей ширине подложки, а держатель подложек выполнен в виде верхнего и нижнего ряда роликов, установленных в камере по обе стороны от торцевых сторон подложки на осях, закрепленных соответственно на верхней и нижней планках, и снабженных круговым прямоугольным пазом с конусной заходной поверхностью, кроме того, устройство дополнительно снабжено механизмом загрузки - выгрузки подложек в камеру и из нее, выполненным в виде ряда роликов установленных на планке аналогично и соосно нижнему ряду роликов камеры, и двух удерживающих вилок, взаимодействующих от привода с противоположными торцами обрабатываемой подложки.
Выполнение источника УЗ-колебаний в виде стеклянных газоструйных излучателей позволяет использовать кинетическую энергию газовой струи, которая является источником генерации звука. Возбуждаемые в резонаторе колебания излучаются в окружающее пространство в виде акустических волн [7, 8]. При этом отсутствует воздействие газового потока непосредственно на обрабатываемую подложку, что с одной стороны, обеспечивает высокое качество очистки, а, с другой стороны, исключает нарушение поверхностного слоя подложки, а значит исключает дефекты на последующих операциях формирования микроструктур.
«Два щелевых вакуумных патрубка, установленные по всей ширине подложки», позволяют удалять загрязнение из рабочей зоны, а «вытяжное устройство, установленное вокруг излучателей» удаляет отработанный газ из озвученного пространства, который не оказывает непосредственное действие на поверхность подложки, не вносит дополнительные загрязнения. Это повышает качество очистки.
Конструктивное выполнение держателя и механизма загрузки -выгрузки подложек, выполненных виде профилирующих роликов, установленных на планках, и наличие удерживающей вилки обеспечивает фиксацию подложек в вертикальном положении при перемещении их в процессе обработки от привода. Перемещение подложек осуществляют потому, что резонаторы озвучивают только узкую полосу.
Таким образом, предложенная совокупность существенных признаков является новой, обеспечивает достижение нового технического результата и не вытекает очевидным образом из известного уровня техники. Следовательно, она соответствует критериям патентоспособности: «новизна» и «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изобретены:
На фиг.1 - Устройство для бесконтактной очистки плоских стеклянных подложек, вид сверху;
На фиг.2 - устройство для бесконтактной очистки плоских стеклянных подложек, разрез по А-А;
На фиг.3 - стержень излучателя;
На фиг.4 - ролик держателя подложек.
Предлагаемое устройство бесконтактной очистки плоских стеклянных подложек, (фиг1, 2) содержит два стержневых газоструйных излучателя, включающих в себя сопло 1, стержень 2, с отверстием 3, резонатор 4, и установленные по обе стороны подложки. Стержень 2 служит для крепления резонатора 4 и одновременно играет важную аэродинамическую роль, изменяя профиль скорости в воздушной среде. Излучатели установлены в
корпусе вытяжного устройства 5. Щель 6 образована диаметром стержня 2 (dcт) и диаметром сопла (dc). Сопло 1 имеет камеру давления 7, штуцер 8 для подачи сжатого газа.
Количество излучателей выбирают исходя из размеров обрабатываемых подложек и необходимости односторонней или двухсторонней обработки. В предлагаемом устройстве используются по два газоструйных излучателя с обоих сторон подложки, что обеспечивает двустороннюю обработку ее.
Вытяжное устройство 5 обеспечивает удаление отработанного газа через вытяжной патрубок 9. Вакуумные патрубки 10, установленные в зоне обработки (зоне озвучивания), служат для отсоса взвешенных загрязнений, удаляемых с поверхности обрабатываемой подложки 11 в камере 12, имеющей загрузочное окно 13. Камера 12 снабжена держателем подложек, выполненным в виде верхнего и нижнего ряда роликов 14, установленных по обе стороны от подложки на осях 15 верхней 16 и нижней 17 планок.
Перед камерой установлены механизм загрузки - выгрузки подложки в камеру и из нее, выполненный в виде ряда роликов 14. установленных на планках 18 соосно нижнему ряду роликов камеры. Вилка 19 приводом 20 обеспечивает загрузку подложки в камеру с помощью роликов 14. имеющих круговой прямоугольный паз с конусной заходной поверхностью (фиг.4) Возврат обработанной подложки осуществляется вилкой 21 с приводом 22. Патрубок 10 имеет щель 23 по всей ширине подложки, а вытяжное устройство 5 снабжено отверстием 24 со стороны сопла.
Работа устройства происходит следующим образом.
Подложка 11, предназначенная для очистки, переносится транспортной системой (на фиг. не показано) на ролики 14 планки 18. Торец подложки попадает в витку 19, которая придает подложке 11 определенную устойчивость в вертикальном положении. Привод 20 перемещает подложку 11 в камеру 12 через окно 13. Во время движения подложка 11 в камере 12 входит в паз роликов 14 и занимает устойчивое положение относительно
резонаторов 4 газоструйных излучателей (фиг1, 2) В это время подается сжатый воздух (газ) в штуцер 8 сопла 1, который заполняет камеру 7, и через отверстие 3 в стержне 2 попадает в щель 6, образованных» стержнем 2 с диаметром dcт и соплом 1 с диаметром dc. Сжатый газ проходит через щель 6 (фиг1). Образовавшаяся струя газа ударяет в стенку резонатора 4. В результате торможения струи преградой образуется скачок уплотнения и кинетическая энергия струи преобразуется в энергию сжатого газа [7] . При увеличении давления в резонаторе он сам становится источником встречного газового потока и давление в нем падает. Периодическое заполнение и разгрузка резонатора создают пульсирующий встречный поток, который, взаимодействуя с прямым током струи, становится источником излучения в виде акустических волн, озвучивает область между поверхностью подложки и резонатором, взаимодействуя с загрязнениями на поверхности подложки. Благодаря колебаниям с большой амплитудой и большой частотой загрязнения отрываются от поверхности подложки и засасываются вакуумным патрубком 10. Таким образом, загрязнения удаляются из рабочей зоны. А отработанный газ, выходя из резонатора 4, движется в сторону сопла 1, обтекает его с наружной стороны и попадает через отверстие 24 в вытяжное устройство 5, а затем удаляется через патрубок 9.
Так как резонатор озвучивает узкую полосу пространства, то для обработки всей поверхности подложки ее перемешают приводом 20 с помощью роликов 14 и вилки 19. После обработки всей поверхности подложки II привод 20 с вилкой 19 уходит в исходное положение, а подложка 11 вилкой 21 и приводом 22 выводится из камеры на ролики 14 планки 18. Транспортная система (на фиг не показано) уносит обработанную подложку 11, а на ее место устанавливают следующую подложку.
Цикл обработки повторяется
Устройство обеспечивает хорошее качество двусторонней очистки плоских стеклянных подложек больших размеров, позволяет автоматизировать процесс обработки.
На предприятии разработан технический проект установки бесконтактной очистки плоских стеклянных подложек для ЖК - экранов.
Источники информации принятые во внимание:
1. А.С. 1442282 A1 кл. В 08 B7/04, пуб. 07.12.88 г.
2. Патент Японии №6055289. Кл. В 05 с 11/06, пуб. 1997.
3. Заявка ЕПВ 1427002, Кл. H OI L 21/304, пуб . 09.06.04.
4. Березин М.И. Технология и оборудование для очистки деталей и узлов электронной техники: «Обзоры по электронной технике».:
ЦНИИ «Электроника» 1978. - с2-4.
5. Патент США 3990462, Кл. В 08 В 3 02, пуб. 1976 г
6. Авторское свидетельство. 1442283, Кл В 08 7.04. пуб. 07.12.88 г.
7. Б.А. Агранат и др. «Основы физики и техники ультразвука». М: Высшая школа 1987 г., с164-175.
8. «Ультразвук» под редакцией Голямина Л.П. Маленькая энциклопедия., М :Советская энциклопедия 1979г. с73-75.
9. Патент США 5520744, Kл. H OI L 21,00, 1996 г. (прототип)