El recubrimiento por rotación o spin coater, se ha utilizado durante varias décadas para la aplicación de láminas delgadas. Un proceso típico implica depositar una pequeña gota de una resina fluida en el centro de un sustrato y a continuación girar el sustrato a alta velocidad (típicamente alrededor 3.000 rpm). La aceleración centrípeta hará que la resina se extienda, desde el centro hacia el borde del sustrato dejando una lámina delgada de resina en la superficie, mientras que la resina excedente es despedida por el borde del sustrato. El espesor final de la lámina y otras propiedades dependerán de la naturaleza de la resina (viscosidad, velocidad de secado, tanto por ciento de sólidos, tensión superficial, etc.) y de los parámetros elegidos para el proceso de centrifugado. Factores como la velocidad de giro, la aceleración, y de extracción de humos afecta a las propiedades de recubrimiento. Con este pretexto, la presente invención describe un dispositivo de bajo coste, alta eficiencia energética y control externo mediante software, para la realización de láminas delgadas por el proceso de recubrimiento por rotación, comúnmente conocido por su denominación en inglés “spin coater”.

La sujeción del sustrato se realiza mediante una ventosa acoplada al eje de transmisión de giro de la máquina, la cual es activada por un sistema generador de vacío integrado en el interior del citado eje de transmisión. La alimentación eléctrica del generador se realiza mediante un conjunto de anillos rozantes de bajo nivel de fricción, que además permiten la transmisión de la señal del sensor de vacío. Monitoriza en continuo tanto el nivel de vacío, como el de vibraciones en el sistema.  Incorpora un doble sistema de nivelación compuesto por una corona de nivelación y sustentación, y apoyos elastómeros regulables en altura, para asegurar la correcta planaridad de las láminas.

Mediante su sistema de control es posible automatizar totalmente el proceso, el registro de parámetros del proceso mediante diferentes sensores y su almacenamiento para su posterior análisis.

USO Y APLICACIONES

La invención es de aplicación para todo aquel sector relacionado con la aplicación de láminas delgadas, y recubrimientos sobre obleas de materiales diversos: metales, plásticos, gomas, cerámicos, etc.

• Permite realizar recubrimientos sobre obleas de materiales diversos: metales, plásticos, gomas, cerámicos, etc. Las láminas serán principalmente polímeros solubles o mezclas de éstos con nanopartículas de distinta naturaleza y fracción volumétrica, con disolventes orgánicos.
• La sujeción del sustrato  mediante una ventosa acoplada al eje de transmisión de giro de la máquina,  permite que el vacío se transmita por el interior del eje, evitando la necesidad del uso de juntas rotativas.
• El  conjunto de anillos rozantes de bajo nivel de fricción reduce las pérdidas por fricción en la máquina, mejorando su eficiencia energética.
• La monitorización se realiza mediante la incorporación de sendos sensores que envían señales que son interpretadas por el sistema de control, el cual en función de los valores de las señales recibidas actúa de forma automática, garantizando un correcto recubrimiento, manteniendo la seguridad de los usuarios y del equipo.
• Cuenta con un sistema de control implementado mediante software que permite un control preciso de los parámetros del proceso de recubrimiento, mantiene la seguridad del proceso y los usuarios, monitoriza en continuo estas variables, y permite la manipulación de los datos de forma sencilla, así como memorizar procesos con lo que se mejora la replicabilidad.

AUTORES

FRANCISCO SIMÓN GARCIA, DAVID SALES LERIDA, SERGIO IGNACIO MOLINA RUBIO.

PALABRAS CLAVE

Láminas, delgadas, rotación, spin, coater, recubrimientos, oblea, eficiencia, control, monitorización, automatización.