CN108381841A - 一种大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置及脱膜-捞膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大尺寸超薄薄膜脱膜‑捞膜装置及脱膜‑捞膜的方法，包括：龙门支架，其连接在工作平台基座上；Z轴升降单元，其连接在所述龙门支架顶部；旋转单元，其连接在Z轴升降单元上；夹持器，其通过带关节的万向式支臂与旋转单元的旋转轴连接；X轴移动单元，其位于工作平台基座上；Y轴移动单元，其连接在X轴移动单元的上方且与X轴移动单元相垂直放置；其中，通过控制Z轴升降单元和旋转单元以调整夹持器与脱膜液载置台中液面的距离及夹角，直至满足超薄薄膜脱膜及捞膜所需的距离和角度要求，实现脱膜及捞膜。本发明的大尺寸超薄薄膜脱膜/捞膜装置具有操作简单方便，易于控制，脱膜‑捞膜效率高、整体作业时间短等优点。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物薄膜脱膜捞摸领域，具体涉及一种适用于大尺寸(厘米级)超薄(纳米级)聚合物薄膜进行脱膜和捞膜的装置，还涉及一种大尺寸超薄薄膜的脱膜和捞膜方法。
背景技术
在激光惯性约束聚变(ICF)间接驱动中，靶丸在柱腔中的定位采用上下两片薄膜夹持的方式。在靶丸内爆过程中，夹持膜和烧蚀层两者所产生压力法线偏离和密度梯度的变化是产生局部扰动的根源，而局部扰动通过流体力学不稳定性的增长被急剧的放大，从而影响最终的内爆性能。随着美国国家点火攻关(NIC)计划的进行，对相关内爆物理过程认识的逐步深入，夹持薄膜已被认为是降低内爆表现的最重要的因素。为降低夹持薄膜对内爆性能的影响，目前美国正在从降低薄膜厚度和采用其它靶丸定位方式这两方面进行深入的研究。
把薄膜从基片上解离下来最常用的方法是漂浮法。早期的操作方法是在盛有水(或有机溶剂)的水槽中将镀有薄膜的基片倾斜，并通过增加倾斜角度，使基片缓慢下降进入溶液中，脱膜剂溶解，薄膜漂浮在水面上；再将捞膜板倾斜，捞取薄膜。这种手工脱膜-捞膜方法可控性差，无法精确控制基片及捞膜板倾斜的角度及其上升下降的速度。对于一些厚度很小的薄膜(如厚度小于100nm)，手工脱膜-捞膜方法无法获取平整度高，完整性强的薄膜。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置，包括：
龙门支架，其连接在工作平台基座上；
用于使夹持器沿Z轴竖直移动的Z轴升降单元，其连接在所述龙门支架顶部；
旋转单元，其连接在所述Z轴升降单元上；
用于夹持涂覆有薄膜的基片及捞膜用捞膜板的夹持器，其通过带关节的万向式支臂与旋转单元的旋转轴连接；
用于使脱膜液载置台沿X轴水平移动的X轴移动单元，其位于工作平台基座上；
用于使脱膜液载置台沿Y轴水平移动的Y轴移动单元，其连接在所述X轴移动单元的上方且与X轴移动单元相垂直放置；
其中，通过控制Z轴升降单元和旋转单元以调整夹持器与脱膜液载置台中液面的距离及夹角，直至满足超薄薄膜脱膜及捞膜所需的距离和角度要求，实现脱膜及捞膜。
优选的是，所述Z轴升降单元为伺服电缸或直线电缸。
优选的是，所述旋转单元为旋转电缸。
优选的是，所述夹持器包括：
U型支撑架，其连接在万向式支臂上；所述U型支撑架上设置有凸起部；所述U型支撑架的两个支撑臂上均连接有弹片；
其中，所述弹片与支撑臂的连接方式为：弹片的一端连接在U型支撑架的凸起部上，另一端与U型支撑架的支撑臂相抵触。
优选的是，所述X轴移动单元和Y轴移动单元具有相同的结构，其包括：平移台，其底部两侧连接有滑行通道；所述平移台的底部中间位置设置有螺纹通道；所述螺纹通道位于滑行通道中间且与滑行通道平行；
平行设置的两个支撑板，其通过两根平行的滑竿连接，所述两根平行的滑竿分别穿设在所述平移台的滑行通道内；
螺纹杆，其与所述螺纹通道相匹配连接，且所述螺纹杆的一端与支撑板可转动连接，另一端穿过螺纹通道后悬空，所述螺纹杆与支撑板可转动连接的一端连接有旋转把手。
优选的是，所述螺纹杆与支撑板的可转动连接方式为：在所述支撑板内设置有轴承，所述螺纹杆固定在轴承内。
优选的是，所述带关节的万向式支臂包括：万向节本体，其端部分别设置有第一锁紧部和第二锁紧部；所述第一锁紧部的一端与万向节本体固定连接，另一端通过第一锁紧螺栓与万向节本体连接；所述第二锁紧部的一端与万向节本体固定连接，另一端通过第二锁紧螺栓与万向节本体连接；所述万向节本体和第一锁紧部的中部掏空形成第一锁紧孔；所述万向节本体和第二锁紧部的中部掏空形成第二锁紧孔；所述第一锁紧孔和第二锁紧孔相垂直设置；所述第一锁紧孔内连接旋转单元的旋转轴；所述第二锁紧孔内连接支臂的一端；所述支臂的另一端连接夹持器。
本发明还提供一种采用上述的大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置进行超薄薄膜脱膜-捞摸的方法，包括以下步骤：
步骤一、夹持器夹住在涂覆有薄膜的基片，通过调整带关节的万向式支臂，使基片水平；在基片深入脱膜液载置台内的液体表层前，通过控制旋转单元使旋转轴向下旋转，使基片转至适当的角度；
步骤二、控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴下降，通过带关节的万向式支臂带动基片下降至液面，调慢所述Z轴的下降速度，薄膜慢慢从基片上脱落并漂浮在脱膜液载置台内的脱膜液表面；
步骤三、调整X轴移动单元和Y轴移动单元，使夹持器远离漂浮在液面的薄膜，并快速升起Z轴升降单元，将基片取下，换上的捞膜板；
步骤四、控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴下降，同时调整所述X轴移动单元和Y轴移动单元，避免夹持器碰到薄膜，使捞膜板下降至液面以下，控制所述旋转单元使旋转轴旋转，当捞膜板倾斜到合适的角度时，调整X轴移动单元和Y轴移动单元，使捞膜板移动到薄膜下方；
步骤五、控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴上升，将漂浮在脱膜液表面的薄膜捞取到捞膜板上。
优选的是，所述步骤一中，旋转轴向下旋转的角度为12～18°；所述步骤四中，捞膜板倾斜的角度为8～12°
优选的是，所述步骤二中，控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴下降的速度为15～25mm/min；调慢所述Z轴的下降速度至1mm/min；所述步骤三中，快速升起Z轴升降单元的速度为15～25mm/min；所述步骤五中，控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴上升的速度为0.5mm/min。
本发明至少包括以下有益效果：本发明的大尺寸超薄薄膜脱膜/捞膜装置具有如下优点：操作简单方便，易于控制，脱膜-捞膜效率高、整体作业时间短等，能够获得大尺寸平整度高，完整性强的超薄薄膜。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本发明大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置的结构示意图；
图2为本发明所述夹持器的结构示意图；
图3为本发明所述X轴移动单元的结构示意图；
图4为本发明所述X轴移动单元的另一视角的结构示意图；
图5为本发明所述带关节的万向式支臂的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1示出了本发明的一种大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置，包括：
龙门支架1，其连接在工作平台基座2上；
用于使夹持器3沿Z轴竖直移动的Z轴升降单元4，其连接在所述龙门支架1顶部；
旋转单元5，其连接在所述Z轴升降单元4上；
用于夹持涂覆有薄膜的基片及捞膜用捞膜板的夹持器3，其通过带关节的万向式支臂6与旋转单元5的旋转轴51连接；
用于使脱膜液载置台7沿X轴水平移动的X轴移动单元8，其位于工作平台基座2上；
用于使脱膜液载置台7沿Y轴水平移动的Y轴移动单元9，其连接在所述X轴移动单元8的上方且与X轴移动单元8相垂直放置；
其中，通过控制Z轴升降单元4和旋转单元5以调整夹持器3与脱膜液载置台7中液面的距离及夹角，直至满足超薄薄膜脱膜及捞膜所需的距离和角度要求，实现脱膜及捞膜。
在上述技术方案中，所述Z轴升降单元为伺服电缸或直线电缸，采用这种方式，可以精确的控制Z轴升降单元的升降。
在上述技术方案中，所述旋转单元为旋转电缸，采用这种方式，可以精确的控制旋转单元的旋转，进而控制夹持器旋转。
在上述技术方案中，如图2所示，所述夹持器3包括：
U型支撑架31，其连接在万向式支臂6上；所述U型支撑架31上设置有凸起部32；所述U型支撑架31的两个支撑臂34上均连接有弹片33；
其中，所述弹片33与支撑臂的连接方式为：弹片33的一端连接在U型支撑架31的凸起部32上，另一端与U型支撑架31的支撑臂34相抵触，采用这种方式，位于支撑臂上的弹片可以将带薄膜的基片或捞膜板夹持，采用U型支撑架的形式不会对薄膜造成损伤。
在上述技术方案中，如图3～4所示，所述X轴移动单元8和Y轴移动单元9具有相同的结构，其包括：平移台81，其底部两侧连接有滑行通道82；所述平移台的底部中间位置设置有螺纹通道83；所述螺纹通道83位于滑行通道82中间且与滑行通道82平行；
平行设置的两个支撑板84，其通过两根平行的滑竿85连接，所述两根平行的滑竿85分别穿设在所述平移台的滑行通道82内；
螺纹杆86，其与所述螺纹通道83相匹配连接，且所述螺纹杆86的一端与支撑板84可转动连接，另一端穿过螺纹通道83后悬空，所述螺纹杆86与支撑板84可转动连接的一端连接有旋转把手87；
采用这种方式，当需要对脱膜液载置台7进行X轴水平移动时，通过旋转把手转动螺纹杆转动，使平移台沿X轴水平移动，滑行通道和滑竿起到稳定滑行的作用，同样当需要对脱膜液载置台7进行Y轴水平移动时，通过对Y轴移动单元进行调整，使平移台沿Y轴水平移动，进而带动脱膜液载置台移动。
在上述技术方案中，所述螺纹杆与支撑板的可转动连接方式为：在所述支撑板内设置有轴承88，所述螺纹杆86固定在轴承内，采用这种方式，可以简单有效的实现对螺纹杆的转动。
在上述技术方案中，如图5所示，所述带关节的万向式支臂6包括：万向节本体61，其端部分别设置有第一锁紧部62和第二锁紧部63；所述第一锁紧部62的一端与万向节本体61固定连接，另一端通过第一锁紧螺栓64与万向节本体61连接；所述第二锁紧部63的一端与万向节本体61固定连接，另一端通过第二锁紧螺栓65与万向节本体61连接；所述万向节本体61和第一锁紧部62的中部掏空形成第一锁紧孔66；所述万向节本体61和第二锁紧部63的中部掏空形成第二锁紧孔67；所述第一锁紧孔66和第二锁紧孔67相垂直设置；所述第一锁紧孔66内连接旋转单元的旋转轴51；所述第二锁紧孔内连接支臂68的一端；所述支臂68的另一端连接夹持器3；采用这种方式，将旋转轴51伸入第一锁紧孔内，调整好位置后，通过第一锁紧螺栓的旋拧，使第一锁紧孔变小，进而锁紧旋转轴51，同样将支臂伸入第二锁紧孔内，调整好位置后，通过第二锁紧螺栓的旋拧，使第二锁紧孔变小，进而锁紧支臂。
采用这种方式，通过第一锁紧孔、第一锁紧部、第一锁紧螺栓实现对万向节本体相对于旋转轴的位置调节，通过第二锁紧孔、第二锁紧部、第二锁紧螺栓实现对夹持器的旋转位置调节。
实施例1：
一种采用上述的大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置进行超薄薄膜脱膜-捞摸的方法，包括以下步骤：
步骤一、夹持器夹住在涂覆有薄膜的基片，通过调整带关节的万向式支臂，使基片水平；在基片深入脱膜液载置台内的液体表层前，通过控制旋转单元使旋转轴向下旋转15°，使基片转至适当的角度；所述薄膜为厚度为100nm的聚乙烯醇缩甲醛薄膜，基片采用直径为5cm的单面抛光硅片；
步骤二、控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴下降，下降的速度为20mm/min；通过带关节的万向式支臂带动基片下降至液面，调慢所述Z轴的下降速度至1mm/min，薄膜慢慢从基片上脱落并漂浮在脱膜液载置台内的脱膜液表面；选用的脱膜液为去离子水；
步骤三、调整X轴移动单元和Y轴移动单元，使夹持器远离漂浮在液面的薄膜，并以20mm/min的速度快速升起Z轴升降单元，使基片升至液面上方200mm处，将基片取下，换上的捞膜板；捞膜板采用Φ3cm的不锈钢板；
步骤四、控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴下降，下降速度20mm/min；同时调整所述X轴移动单元和Y轴移动单元，避免夹持器碰到薄膜，使捞膜板下降至液面以下，控制所述旋转单元使旋转轴旋转，当捞膜板倾斜到10°时，调整X轴移动单元和Y轴移动单元，使捞膜板移动到薄膜下方；
步骤五、控制Z轴升降单元的速度为0.5mm/min，使夹持器沿升降Z轴上升，将漂浮在脱膜液表面的薄膜捞取到捞膜板上。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置，其特征在于，包括：
龙门支架，其连接在工作平台基座上；
用于使夹持器沿Z轴竖直移动的Z轴升降单元，其连接在所述龙门支架顶部；
旋转单元，其连接在所述Z轴升降单元上；
用于夹持涂覆有薄膜的基片及捞膜用捞膜板的夹持器，其通过带关节的万向式支臂与旋转单元的旋转轴连接；
用于使脱膜液载置台沿X轴水平移动的X轴移动单元，其位于工作平台基座上；
用于使脱膜液载置台沿Y轴水平移动的Y轴移动单元，其连接在所述X轴移动单元的上方且与X轴移动单元相垂直放置；
其中，通过控制Z轴升降单元和旋转单元以调整夹持器与脱膜液载置台中液面的距离及夹角，直至满足超薄薄膜脱膜及捞膜所需的距离和角度要求，实现脱膜及捞膜。
2.如权利要求1所述的大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置，其特征在于，所述Z轴升降单元为伺服电缸或直线电缸。
3.如权利要求1所述的大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置，其特征在于，所述旋转单元为旋转电缸。
4.如权利要求1所述的大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置，其特征在于，所述夹持器包括：
U型支撑架，其连接在万向式支臂上；所述U型支撑架上设置有凸起部；所述U型支撑架的两个支撑臂上均连接有弹片；
其中，所述弹片与支撑臂的连接方式为：弹片的一端连接在U型支撑架的凸起部上，另一端与U型支撑架的支撑臂相抵触。
5.如权利要求1所述的大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置，其特征在于，所述X轴移动单元和Y轴移动单元具有相同的结构，其包括：平移台，其底部两侧连接有滑行通道；所述平移台的底部中间位置设置有螺纹通道；所述螺纹通道位于滑行通道中间且与滑行通道平行；
平行设置的两个支撑板，其通过两根平行的滑竿连接，所述两根平行的滑竿分别穿设在所述平移台的滑行通道内；
螺纹杆，其与所述螺纹通道相匹配连接，且所述螺纹杆的一端与支撑板可转动连接，另一端穿过螺纹通道后悬空；所述螺纹杆与支撑板可转动连接的一端连接有旋转把手。
6.如权利要求5所述的大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置，其特征在于，所述螺纹杆与支撑板的可转动连接方式为：在所述支撑板内设置有轴承，所述螺纹杆固定在轴承内。
7.如权利要求1所述的大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置，其特征在于，所述带关节的万向式支臂包括：万向节本体，其端部分别设置有第一锁紧部和第二锁紧部；所述第一锁紧部的一端与万向节本体固定连接，另一端通过第一锁紧螺栓与万向节本体连接；所述第二锁紧部的一端与万向节本体固定连接，另一端通过第二锁紧螺栓与万向节本体连接；所述万向节本体和第一锁紧部的中部掏空形成第一锁紧孔；所述万向节本体和第二锁紧部的中部掏空形成第二锁紧孔；所述第一锁紧孔和第二锁紧孔相垂直设置；所述第一锁紧孔内连接旋转单元的旋转轴；所述第二锁紧孔内连接支臂的一端；所述支臂的另一端连接夹持器。
8.一种采用如权利要求1～7任一项所述的大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置进行超薄薄膜脱膜-捞摸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、夹持器夹住在涂覆有薄膜的基片，通过调整带关节的万向式支臂，使基片水平；在基片深入脱膜液载置台内的液体表层前，通过控制旋转单元使旋转轴向下旋转，使基片转至适当的角度；
步骤二、控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴下降，通过带关节的万向式支臂带动基片下降至液面，调慢所述Z轴的下降速度，薄膜慢慢从基片上脱落并漂浮在脱膜液载置台内的脱膜液表面；
步骤三、调整X轴移动单元和Y轴移动单元，使夹持器远离漂浮在液面的薄膜，并快速升起Z轴升降单元，将基片取下，换上的捞膜板；
步骤四、控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴下降，同时调整所述X轴移动单元和Y轴移动单元，避免夹持器碰到薄膜，使捞膜板下降至液面以下，控制所述旋转单元使旋转轴旋转，当捞膜板倾斜到合适的角度时，调整X轴移动单元和Y轴移动单元，使捞膜板移动到薄膜下方；
步骤五、控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴上升，将漂浮在脱膜液表面的薄膜捞取到捞膜板上。
9.如权利要求8所述的采用大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置进行超薄薄膜脱膜-捞摸的方法，其特征在于，所述步骤一中，旋转轴向下旋转的角度为12～18°；所述步骤四中，捞膜板倾斜的角度为8～12°。
10.如权利要求8所述的采用大尺寸超薄薄膜脱膜-捞膜装置进行超薄薄膜脱膜-捞摸的方法，其特征在于，所述步骤二中，控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴下降的速度为15～25mm/min；调慢所述Z轴的下降速度至1mm/min；所述步骤三中，快速升起Z轴升降单元的速度为15～25mm/min；所述步骤五中，控制Z轴升降单元使夹持器沿升降Z轴上升的速度为0.5mm/min。
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