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实验室匀胶机其核心模块有哪些?

更新时间:2025-09-25点击次数:56
  实验室匀胶机,又称旋涂仪、甩胶机,是一种利用离心力原理在基底材料表面制备均匀薄膜的关键设备,广泛应用于半导体、材料科学、生物医学及光学等领域。其核心功能是通过高速旋转产生的离心力,将滴加在基片上的胶液均匀铺展,形成厚度可控的纳米级或微米级薄膜。
  匀胶机通过电机驱动基片高速旋转(转速范围通常为50-10000转/分,精度±1%),胶液在离心力作用下从基片中心向外扩散,同时溶剂挥发,最终形成均匀薄膜。薄膜厚度受转速、胶液黏度、旋涂时间及环境温湿度影响,其中转速稳定性(如±0.5%稳定度)和重复性是决定膜厚均匀性的关键。
  实验室匀胶机的核心模块直接参与“液体铺展→离心成膜”过程,是匀胶机的核心执行单元,包括:
  1、旋转工作台(Spin Chuck)
  旋转工作台是放置基底并提供离心力的核心部件,其精度直接影响涂层厚度均匀性,关键设计特点如下:
  材质与结构:
  台面通常采用耐腐蚀、高刚性材料(如铝合金阳极氧化、聚四氟乙烯、石英),避免被光刻胶、溶剂腐蚀;台面中心多设计为“真空吸附孔/真空吸盘”,通过负压牢牢固定基底(防止高速旋转时基底移位或甩出),吸附力度可通过真空阀调节(适配不同尺寸、厚度的基底,如2英寸、4英寸硅片,或柔性薄膜)。
  驱动与转速精度:
  台面下方连接高精度伺服电机/步进电机,搭配减速箱和编码器,实现转速的精准控制(常规转速范围:100~10000 rpm,部分高精度机型可达20000 rpm),转速误差通常≤±1 rpm(避免转速波动导致涂层厚度不均)。
  尺寸适配性:
  支持更换“适配不同基底尺寸的卡盘”(如圆形卡盘、方形卡盘),可处理直径从几毫米(如芯片级基底)到十几厘米(如大尺寸玻璃片)的基底,部分机型支持定制异形基底工作台。
  2、滴胶系统(Dispensing System)
  滴胶系统负责将液体材料精准滴加在基底中心(或指定位置),确保初始液滴量一致(液滴量偏差会直接导致涂层厚度不均),主要分为手动滴胶组件和自动滴胶组件:
  手动滴胶组件:
  基础款匀胶机配置,通常包括“滴胶针头固定架”(可调节针头高度,避免针头触碰基底或液滴飞溅)和“微量移液器/注射器”(用户手动控制滴胶量,适合小批量、非标准化实验)。
  自动滴胶组件(高d机型配置):
  含精密注射泵/蠕动泵(控制滴胶速度和体积,精度可达μL级)、“自动针头定位机构”(通过电机驱动针头移动,实现多位置滴胶,如针对大尺寸基底的“多点滴胶”),以及“溶剂清洗单元”(滴胶后自动清洗针头,防止不同材料交叉污染)。
  3、防护与腔体结构(Chamber&Shield)
  用于收集匀胶过程中甩出的多余液体(避免污染设备和实验室)、控制挥发溶剂,并保障操作安全,主要包括:
  防溅罩(Splash Shield):
  环绕旋转工作台的透明防护罩(材质多为亚克力或石英玻璃),可手动或自动升降(实验时闭合,防止液体飞溅;取放基底时打开),罩内壁通常设计为“倾斜导流结构”,使多余液体沿壁流下,汇入下方的“废液收集槽”。
  废液收集与处理单元:
  收集槽底部连接“废液管”,将多余液体(如光刻胶废液)导入专用废液桶;部分机型配备“溶剂回收装置”(如冷凝回收器),可回收挥发的有机溶剂(如丙酮、异丙醇),减少污染并降低成本。
  通风接口(可选):
  腔体侧面预留“通风管道接口”,可连接实验室排风系统,及时排出匀胶过程中挥发的有害溶剂(如光刻胶中的有机溶剂),保障实验人员安全。