一种平移式OLED基板清洗装置

摘要：介绍了一种OLED平移式基板清洗装置，其包括驱动机构和清洗机构。驱动机构主要由固定座、电机、偏心轮及往复座组成;清洗机构主要由喷嘴固定架、输入总管及等间距安装于喷嘴固定架上的若干管道组组成，管道组分别与输入总管连通且设置有朝向基板的喷嘴，喷嘴固定架与往复座固定连接且悬置于基板上方。清洗时，电机通过偏心轮带动往复座往复运动，往复座带动喷嘴固定架往复运动，清洗液通过喷嘴固定架上的喷嘴均匀充分地喷洒在基板上，可对直线运动中的基板在线进行不间断快速清洗。该装置主要用于OLED光刻及蚀刻等工艺过程中的基板清洗。

关键词：平移式;基板清洗;偏心轮;往复座;喷嘴;清洗液

0 引言

随着各种半导体产品的广泛应用以及半导体技术的发展，半导体产品的批量生产规模越来越大，同时半导体产品的尺寸也越来越大，导致半导体的生产工艺日趋复杂，产品生产不仅要求高精度，还要求高效率及高自动化。因此，对生产半导体产品的生产设备和生产工艺也提出了更高的要求。对于半导体制品，例如有機发光显示器件、液晶显示器件、非晶硅太阳能电池板等，其生产都需要利用玻璃等作为基板，在基板上执行多种工序进而形成多层薄膜，工艺步骤中涉及的光刻、蚀刻等工艺会产生粉尘附着在基板上，影响基板的清洁度。基板清洁度对产品的质量及成品良率有很大影响，因此，在光刻及蚀刻等步骤中必须贯穿清洗步骤，以维持基板在生产过程中的表面清洁度。

以有机发光二极管（Organic Light Emittlllg Diode，OLED）[1]为例，OLED的制造一般都在玻璃基板上执行多次工艺步骤，进而在基板上相继沉积多层薄膜，其膜层主要包括在玻璃基板上形成的透明阳极，在阳极上依次沉积空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层，最后是金属阴极层;在各个工艺步骤中，若基板上沉积有粉尘，在下一膜层的形成过程中会将其覆盖，进而影响膜层的厚度和均匀性，影响后续的工艺质量，最终使OLED的质量降低，可见保持基板清洁具有举足轻重的作用。因此，需要设计一种基板清洗装置，对基板进行高效清洗的同时还能保证基板的高清洁度。

本文介绍了一种结构简单、自动化程度高、清洁效率及清洁度高的平移式基板清洗装置，分析了平移式基板清洗装置的结构组成、动作原理及应用。

1 平移式基板清洗装置的技术优点

现有用于清洁基板的装置具有长方形的流体喷射区，在该区域内相隔预定位置设置有多个喷射口，当运动的基板经过时，喷射口内喷射出清洗液进而对基板进行清洗，但是由于各喷射口间具有闲置喷射区域，在该区域对应的基板上或基板的边缘位置处，会出现清洗液喷射较少或喷射不均匀的现象，导致这些区域的清洗效果不佳，这种现象在较大尺寸的基板中尤为明显。

为解决上述问题，通常会在喷射区域内增加喷射口以达到大面积喷射的目的，但这样不仅使装置复杂，而且会造成清洗液的大量浪费，增加生产成本。

该装置在清洗过程中，电机通过偏心轮驱动往复座在电机固定座上做往复运动，往复座带动喷嘴固定架往复运动，进而使清洗液通过喷嘴均匀充分地喷洒在直线运动的基板上，避免管道组之间的间隙或喷嘴之间的间隙所对应的区域喷洒到的清洗液不均或不充分，使基板得到均匀充分的清洗，提高了基板的清洁度。

该平移式基板清洗装置将电机的旋转运动转化为往复座及固定架的往复运动，可连续对直线运动中的基板进行不间断清洗，提高了基板的清洗效率，增大了基板的清洗面积。

电机通过偏心轮带动往复座往复运动，提高了平移式基板清洗装置的自动化程度。

2 平移式基板清洗装置的主要结构及驱动原理

该平移式基板清洗装置结构如图1所示，主要组成包括：电机固定座、支柱、电机、偏心轮转盘、偏心轮往复座、轴承道轨底座、偏心轮往复座轴承、偏心轮轴承、喷嘴固定架连接座、平板、喷嘴固定架、上连接杆导向轮、清洗液输入总管、清洗液分支软管、喷嘴安装管、清洗液喷嘴、清洗液输入口、下连接杆导向轮、导向轮支架、连接杆。

平移式基板清洗装置按功能可分为驱动机构和清洗机构，其中驱动机构的驱动原理如下：

电机固定连接在电机固定座上。偏心轮轴承安装在距电机轴中心有一定距离的位置上。电机每旋转一周，偏心轮轴承沿a方向往复运动一次。同时，偏心轮轴承带动设偏心轮往复座在c方向往复运动一次[2]。

设偏心轮轴承中心与电机轴中心距离为r，则偏心轮轴承在c方向运动的最大位移动为2r。

设偏心轮往复座在c方向运动的位移为S，则最大位移Smax=2r;

由于υ=rω，设电机的转速为ω，则偏心轮轴承沿电机轴中心作圆周运动的线速度为υ。

设偏心轮轴承在c方向运动的速度为υc，则υc=υcos θ=rωcos θ;S=υct=rωtcos θ;因为θ=ωt，故偏心轮往复座在c方向运动的位移S随时间t变化的关系式为：S=υct=rωtcos（ωt）[3]。

3 基板清洗工作原理及应用

如图1所示，以对沿a方向直线运动的基板进行清洗动作为例，对该平移式基板清洗装置的原理及动作过程进行说明。

当基板沿a方向运动到喷嘴正下方时，同时，清洗液沿图中所示箭头方向从清洗液输入口输入清洗液至输入总管，清洗液在清洗液分支软管中沿箭头方向进入喷嘴安装管中。当清洗液输入达到一定压力后，清洗液在压力作用下，从清洗液喷嘴沿箭头方向喷洒在喷嘴正下方的基板上表面。

与此同时，驱动机构固定在电机固定座上的电机沿b方向开始转动。带动偏心轮沿b方向转动，偏心轮轴承在导向槽内沿a的正方向运动。偏心轮往复座在偏心轮往复座轴承的轴承槽内向c的正方向直线运动，偏心轮往复座通过喷嘴固定架连接座推动喷嘴固定架沿c的正方向直线运动，连接杆通过在上连接杆导向轮与下连接杆导向轮之间形成的引导槽的导向作用下，使喷嘴固定架沿c正方向直线运动。清洗液喷嘴也沿c正方向直线运动，从清洗液喷嘴喷出的清洗液便沿c正方向摆动后均匀喷洒在沿a正方向运动的平板上表面。

当喷嘴固定架沿c正方向直线运动到最大移位时，电机带动偏心轮沿b方向继续转动，偏心轮轴承在导向槽内沿a的反方向运动。偏心轮往复座在偏心轮往复座轴承的轴承槽内向c的反方向直线运动，偏心轮往复座通过喷嘴固定架连接座拉动喷嘴固定架沿c反方向运动，从而带动清洗液喷嘴喷出的清洗液沿c反方向摆动后均匀喷洒在沿a正方向运动的平板上表面。

如此反复，驱动机构电机的旋转运动便被转化为喷嘴清洗液喷嘴的往复运动，使清洗液沿c方向往复摆动后均匀喷洒在沿a正方向运动的平板上表面，从而增大清洗液的喷洒面积，提高清洗效率。

4 结语

该平移式基板清洗装置的自动清洗机构由一个电机提供动力，电机通过本机构把旋转运动转换为清洗液喷嘴的往复运动，可连续对直线运动中的平板进行不间断清洗，从而提高平板的清洗效率;清洗液喷嘴的往复运动，使清洗液均匀喷洒在直线运动的平板上，可使平板得到均匀充分的清洗，其清洗液喷嘴统一由清洗液输入口进行输入控制，便于控制清洗液流量。

[参考文献]

[1] 刘承桓.液晶显示器的清洗技术（三）[J].洗净技术，2004（5）：35-42.

[2] 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].6版.北京：高等教育出版社，2004.

[3] 郑江，许瑛.机械设计[M].北京：中国林业出版社，2006.

收稿日期：2020-03-21

作者简介：王银果（1984—），男，河南南阳人，工程师，从事OLED高真空镀膜及硬盘磁头核心零部件的精密贴装制程领域自动化设备研究开发工作。