УСТРОЙСТВО МЕГАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ПЛОСКИХ СТЕКЛЯННЫХ ПОДЛОЖЕК

Полезная модель относится к области электронной техники и может быть использована в оборудовании для мегазвуковой очистки больших стеклянных подложек при изготовлении жидкокристаллических экранов ЖКЭ, в частности, очистки матриц и фильтров ЖКЭ прямоугольной формы с размерами порядка 500×400 мм и толщиной 1,2 мм.
Известны устройства для мегазвуковой очистки подложек в специальных ваннах [1-2], в которых УЗ-преобразователь установлен на дне ванны, что неудобно из-за постоянного загрязнения и ухудшения условий излучателя. Очистка подложек в этих устройствах осуществляется на низких частотах порядка 22-24 кГц, что приводит к разрушению и повреждению структур обрабатываемых пластин.
Кроме того, при использовании подложек больших размеров, в связи с падением мощности излучения от дна ванны до верхней части подложек эффективность очистки теряется из-за неравномерного распределения УЗ-энергии. И после жидкостной обработки пластин необходима дополнительная позиция сушки.
Для повышения качества очистки подложек наиболее предпочтительна мегазвуковая очистка в диапазоне частот 0,9-2 мегагерца.
Известно устройство для мегазвуковой очистки полупроводниковых пластин [3], позволяющее вращать пластины в кассете. Это повышает качество очистки пластин. Однако известная групповая обработка неприемлема для подложек прямоугольной формы и больших размеров из-за ухудшения качества и эффективности очистки.
Из известных наиболее близким по технической сущности является способ и устройство ддя мегазвуковой очистки подложек [4], позволяющее осуществлять индивидуальную двухстороннюю очистку подложек, в частности, фотошаблонов с размерами 102×102 мм, 127×127 мм, 153×153 мм и толщиной 3 мм.
Устройство содержит корпус, ванну с установленным на валу привода подложкодержателем, выполненным в виде ротора с держателями для подложек. Внутри вала привода закреплен полый стержень, по которому подается моющая жидкость, омывающая вторую (нижнюю) сторону подложки.
Над поверхностью подложки установлена мегазвуковая форсунка, закрепленная на кронштейне с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода. В корпусе форсунки установлен пьезоэлемент, соединенный с генератором мегазвуковых колебаний. Моющая жидкость подается в форсунку через шланг. Очистка подложек, установленных на вращающемся подложкодержателе горизонтально, осуществляется путем сканирования струёй озвученной жидкости по радиусу поверхности их от центра к периферии и обратно.
Недостатки известного устройства заключаются в следующем. Поскольку обработка подложек осуществляется при горизонтальном расположении их на подложкодержателе и на больших оборотах центрифуги, то при обработке подложек больших размеров 400×500 мм и толщиной до 1,2 мм наблюдаются прогибы подложек и возможно выпадение их из центрифуги, что не обеспечивает надежность работы устройства. Кроме того, большие занимаемые площади и малая производительность устройства делают его непригодным для обработки плоских стеклянных подложек больших размеров, используемых при изготовлении ЖКЭ.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и производительности устройства, уменьшение габаритов устройства и занимаемой площади повышение качества обработки подложек. Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве мегазвуковой очистки плоских стеклянных подложек, содержащем корпус, ванну с подложкодержателем, выполненным в виде ротора с держателями для подложек, установленного на валу привода, внутри которого коаксиально закреплен полый стержень, форсунку с
соплом для подачи моющей жидкости, установленную с возможностью возвратно-поступательного перемещения по радиусу от центра к периферии, пьезоизлучатель, установленный в корпусе форсунки и соединенный с генератором мегазвуковых колебаний, средства для подачи моющей жидкости в форсунку и ванну, держатели подложек выполнены в виде горизонтально установленных двух рядов роликов, снабженных кольцевыми канавками с конусной заходной поверхностью, и двух пар фиксаторов, расположенных диаметрально противоположно относительно торцевых сторон подложки и выполненных в виде ступенчатых валиков, каждый из которых закреплен во втулке ротора, установленного вертикально, снабженной отверстием, в котором установлен шарик взаимодействующий с кольцевой канавкой, выполненной на поверхности ступени меньшего диаметра, при этом каждая пара фиксаторов при остановке их против загрузочного окна ванны взаимодействует с толкателями, установленными на стенках ванны, которая снабжена также двумя поддерживающими роликами, выполненными аналогично упомянутым, и заслонкой со стороны загрузочного окна, а на полом стержне вала привода установлен колпачок с отверстиями выполненными виде ряда в направлении сканирования струи озвученной жидкости, при этом на держателе мегазвуковой форсунки дополнительно установлена вторая форсунка.
Выполнение держателей подложек в виде горизонтально установленных двух рядов роликов на вертикально расположенном роторе образует две направляющие для подложек и позволяет обрабатывать подложки вертикально, что с одной стороны, уменьшает занимаемую площадь оборудованием, с другой, повышает качество очистки по сравнению с горизонтальным расположением подложек. При этом направление движения жидкости совпадает с направлением удаления загрязнений даже без вращения подложки. Кроме того, вертикальное расположение подложек исключает прогиб их, что повышает надежность работы устройства. А наличие фиксаторов и удерживающих роликов позволяет надежно зафиксировать подложки и исключает выпадение их в процессе вращения ротора с большой скоростью.
Наличие колпачка на полом стержне вала привода и ряда отверстий в направлении сканирования струи озвученной жидкости позволяет проводить двухстороннюю очистку подложек двумя форсунками. Это повышает качество очистки и производительность.
Таким образом, указанные признаки являются новыми и в совокупности направлены на достижение технического результата и очевидным образом не вытекают из известного уровня техники.
Следовательно, предложенная совокупность существенных признаков является новой и соответствует критериям патентоспособности полезной модели «новизна», «технический эффект», "промышленная применимость"
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:
На фиг1 - общий вид устройства мегазвуковой очистки плоских стеклянных подложек.
На фиг2 - устройство мегазвуковой очистки плоских стеклянных подложек, вид сверху.
На фиг3 - устройство мегазвуковой очистки плоских стеклянных подложек, разрез по А-А,
На фиг4- ориентирующее устройство, разрез по В-В.
На фиг5 - приводы фиксаторов, разрез по Ж-Ж.
На фиг6 - фиксаторы, разрез по Е-Е,
На фиг7 - ролики, разрез по Д-Д
Предложенное устройство мегазвуковой очистки плоских стеклянных подложек (фиг1-3) содержит следующие основные элементы:
Ротор 1, содержащий два ряда роликов, вращающихся на осях 3 и имеющих кольцевую канавку с конической заходной поверхностью в (фиг7). Ряды роликов образуют верхние и нижние направляющие для подложек 4.
Ротор 1 вращается на подшипниках 5 (фиг1), расположенных на расстоянии ширины кольца 6 в корпусе 7 и закрытых крышкой 8.
Вращение ротору передается от привода 9 через шкивы 10, 11 и ремень 12. На роторе 1 установлено ориентирующее устройство, выполненное виде
коромысла 13 и двух подшипников 14 на осях 15. Внутри вала ротора 1 установлен неподвижно коаксиально полый стержень 16, который заканчивается колпачком со множеством отверстий 18, расположенных от центра к периферии ротора 1в один ряд в направлении сканирования струи озвученной жидкости. Через эти отверстия происходит подача моющей жидкости. Положение ориентирующего устройства, а значит и ротора 1 задается планкой 19 (фиг.4), которая перемещается с помощью привода 20.
Подложка 4 загружается на ротор 1 по роликам 21, расположенными за пределами рабочей зоны ванны 22, через загрузочное окно 23. При этом два фиксатора 24 отведены вправо на расстояние L (фиг6) с помощью привода толкателя 25 и привода 26 (фиг5). Во избежание перекоса подложки 4 при ее загрузке на ротор 1 с помощью вилки 27 и привода 28 ванна 22 снабжена дополнительными поддерживающими роликами 29. Окно 23 закрывается заслонкой 30 от привода 31. Подложка 4 на роликах 2 ротора 1 фиксируется фиксаторами 24 (фиг2, 6), которые перемещаются толкателями 32 от привода 33. Сторона подложки 4, обращенная к стенке ванны 22, очищается с помощью форсунок 34 (2 штуки), которые закреплены на держателе 35 и перемещаются приводом 36. Выгрузка подложки 4 с ротора 1 осуществляется с помощью вилки 37 и привода 38 (фиг2).
Фиксаторы 24 попарно расположены диаметрально противоположно относительно торцевых сторон подложки и выполнены в виде ступенчатых валиков. Каждый фиксатор закреплен во втулке 39 ротора 1 с помощью гайки 40 (фиг6). Для предотвращения самопроизвольного перемещения фиксаторов 24 во время обработки подложки 4 в отверстии втулки установлен шарик 41, взаимодействующий с кольцевой канавкой Н, выполненной на поверхности ступени меньшего диаметра.
Для слива отработанных растворов ванна 22 снабжена сливным отверстием 42. Предусмотрено вытяжное устройство 43.
Работа устройства мегазвуковой очистки подложек происходит следующим образом.
Подложка 4 с помощью транспортного устройства (на фиг. не показано) устанавливается в вилку 27 и на ролики 21. Верхний и нижний ряды роликов 2 ротора 1 устанавливаются параллельно горизонтали с помощью коромысла 13 (фиг.1) ролика 14 на планке 19 и привода 20 (фиг4) Два фиксатора 24, находящиеся у загрузочного окна 23 (фиг2) перемещаются в открытое состояние толкателем 25 и приводом 26 (фиг 2, 5). Заслонка 30 отведена в сторону от окна 23, приводом 31. Привод 28 с помощью вилки 27 перемещает подложку 4 в сторону ротора 1. Подложка 4 задвигается в ролики 2 ротора 1 до упора торца подложки в пару фиксаторов 2, находящиеся в закрытом состоянии на противоположной диаметрально стороне ротора 1. После загрузки подложки 4 на ротор 1 вилка 27 с помощью привода 28 уходит в исходное положение. Привод 33 толкателем 32 перемещает пару фиксаторов 24, находящихся со стороны загрузочного окна 23, и подложка 4 фиксируется на роторе 1.
Толкатель 32 приводом 33 перемещается в исходное положение. Привод 31 перемещает заслонку 30 и закрывает загрузочное окно 23. Привод 20 перемещает планку 19, освобождая ролики 14 коромысла 13 от фиксации, т.е. освобождает ротор 1 с подложкой 4 от ориентированного положения.
Привод 9 через шкивы 10,11 и ремень 12 (фиг.1, 2) приводит во вращение ротор 1 с подложкой 4, форсунки 34 с приводом 36 перемещаются к центру ротора 1. В форсунки подают моющий раствор, включают мегазвуковой генератор (на фиг. не показан.) Раствор озвучивается, а форсунки 34 начинают сканирование от центра ротора 1 к его периферии, очищая всю поверхность подложки 4. Одновременно очищающий раствор подается и на обратную сторону подложки 4 через полость стержня 16 в колпак 17 с множеством отверстий 18 в зоне сканирования форсунок 34 (фиг.3).
Благодаря ряду отверстий, расположенных в направлении сканирования струи озвученной жидкости, поверхность подложки хорошо смачивается жидкостью, а мегазвуковые колебания через толщину подложки 4 проходят и озвучивают очищаемый раствор на обратной стороне подложки, очищая поверхность ее.
При вращении ротора 1 возникают центробежные силы, которые перемещают шарики 41 в канавки Н фиксаторов 24, предотвращая самопроизвольное перемещение фиксаторов.
После окончания очистки подложки подача жидкости прекращается. Форсунки 34 отходят в исходное положение за счет привода 36. Ротор 1 с подложкой продолжает вращаться, но уже с гораздо большей скоростью, удаляя капельную влагу, осуществляя таким образом сушку подложки.
После окончания процесса очистки ротор 1 останавливается. Привод 20 перемещает планку 19 на расстояние Х (фиг.4). Планка 19 взаимодействует с роликами 14 коромысла 13, устанавливает ротор 1 с подложкой 4 в определенном положении (нижний и верхний торец подложки 4 параллельны горизонтали) и одна из пар фиксаторов24 устанавливается напротив толкателя 25 с приводом 26.
Привод 26 перемещает толкатель 25, взаимодействующий с двумя фиксаторами 24, перемещая их во втулках 39 на расстояние t (фиг5, 6), освобождая подложку 4.
Заслонка 30 с помощью привода 31 (фиг.2) освобождает окно 23. Привод 38 с помощью вилки 37 перемещает подложку 4 и выводит ее из рабочей зоны на ролики 21. Транспортная система переносит подложку на следующую позицию, устанавливая на ее месте следующую подложку.
Цикл обработки повторяется.
Таким образом, за счет вертикального расположения обрабатываемых подложек улучшается качество очистки поверхности их по сравнению с горизонтальным расположением, так как направление движения жидкости совпадает с направлением удаления загрязнений даже без вращения подложки. Кроме того, исключается прогиб подложек, что обеспечивает надежность устройства.
Предложенное техническое решение позволяет уменьшить занимаемую площадь оборудованием для очистки больших стеклянных подложек, позволяет совместить на одном роторе процесс очистки и сушки подложек. А использование второй форсунки увеличивает производительность обработки.
На предприятии разработана техническая документация на установку отмывки матриц и фильтров жидкокристаллических экранов (ЖКЭ).
Источники информации принятые во внимание:
1. Березин М.И. Технология и оборудование для очистки деталей и узлов электронной техники, (обзоры по электронной технике - 1878 г.
2. РСТ. №89/11730 кл. Н ОI L. 21/00, 1989 г.
3. Патент США 869278, Кл. В 08 В 3/10, 1989 г.
4. Патент РФ 2243038, Кл. В 08 В 3/12, 2002 г. (прототип)