百科名片

主要构成

工作原理

工艺过程分解

教学和科研工艺(试剂选取 环境控制)

百科名片

甩胶机，顾名思义，就是利用旋转产生的离心力原理，将胶液均匀甩开，平铺到材料表面的一种机械装置。常见于各类对于材料表面涂覆的均匀性有严格要求的实验或者制造领域，例如半导体材料研发和制备工艺，生物材料物性分析，化工材料薄膜的制备工艺等等。

主要构成

该设备一般包含控制器和甩胶处理腔体两大部分。控制器内一般有预制的PLC程序段，市面上常见的设备差异较大。KW-4A型简易控制器，通过简单的电控调速技术将旋转速度简单分为2~3个档位，低档用于甩开胶液，高档用于均匀涂布。MYCRO-MSC型复杂控制器，设定20个程序段来存储不同材料的制备过程，每个程序段能设定51步速度改变。

工作原理

机械装置通过程序调控旋转速度以此来改变离心力大小，并通过滴胶装置控制胶液的流量，来达到制备薄膜所需的厚度，另外薄膜厚度也取决胶液的粘度，涂覆的温度和湿度等环境因素。

该设备广泛应用于MEMS微加工，它可以用来制备厚度小于10 纳米薄膜。也常应用在约1 微米厚光刻胶沉积层的光刻工艺中。注：光刻胶剥离转速通常需要是以每秒20至80转的速度旋转30到60秒才可以。

设备通过调控出不同的旋转速度，使得胶液能够散开达到基底材料的边缘，并达到预定的厚度。所采用的胶液常常是易挥发的，同时也有可能被蒸发掉，因此，旋涂速度越高，所得到的薄膜越薄，当然薄膜的厚度也取决于这种胶液和其比兑的试剂混合后的粘度和浓度等因素。

工艺过程分解

虽然每个工程师的要求不完全一样，但是旋涂过程大致可分为四个不同的阶段：

ⅰ.将胶液滴注在基底材料的表面。这可以通过使用一个注射器喷嘴，将待涂覆的溶液或者胶液喷洒或者滴注到材料表面。滴注的胶液量通常要要远远超过最终涂覆在表面的胶液量；

ⅱ.通过极快极短地加速，是的基底材料的旋转速度到设定的期望的理想转速；

ⅲ.以设定恒定的速率和时长旋转基底，通过改变胶液的黏度力来改变薄膜的厚度；

ⅳ.以设定恒定的速率和时长旋转基底，通过胶液的挥发性来改变薄膜的厚度；

教学和科研工艺

试剂选取

有许多种类的聚合物均可用作旋转涂层，其中最简单最典型的聚合物就是PMMA。它有适度的分子量，可与一些常见的溶剂适度溶解。其中溶剂三氯丙烷常被作为典型的溶解溶剂，但由于其毒性问题导致制备和质量控制的麻烦，如今常使用环己酮试剂代替。其他极性溶剂如DMF也比较常用。通常情况下10~30％的聚合物溶解于溶剂。溶剂的选择和聚合物的分子量都对溶液的粘度影响很大，从而影响到所制备的涂层厚度。

旋涂用到的大多数溶液中都掺杂了活性染料或化合物。在非线性光学研究领域，通常会掺杂的化合物包括分散红和DANS，用浓度为30％（染料/聚合物）。

环境控制

许多基底材料都可以用来涂覆，但是应用得最多的基底一般是一英寸见方的玻璃基底（如ITO玻璃）取自于实验室用的载玻片。甩胶前，胶液需要经过滤来去除杂质，通常用0.45微米的过滤器。通常旋涂应该考虑在超净间（10级或100级）中进行，大多数旋涂是在通风橱里，载玻片被放置在旋转托盘上，通过注射器滴管将胶液滴下。大致有两个转速范围，第一阶段，通过500~1000RPM的转速，旋转5~10秒钟，使胶液得以平铺开，而胶液厚度主要通过第二阶段的速度变化来控制，一般转速在1500RPM~6000RPM，旋转时长从几秒钟到几分钟，如此既可以得到几百个纳米到数十个微米之间的均匀薄膜。

一旦旋涂完成后，载玻片通常是被迅速放置到一个制模加热板上（Hot Plate）（一般可以加热到400℃左右）的几秒钟或几分钟内，初步蒸发溶剂，固化薄膜。载玻片甚至需要烘烤几个小时，或一个晚上，在烤箱或 真空炉在温度高到足以充分蒸发余下的溶剂。虽然不用放在培养皿中，但是通过一两个烘烤步骤来保护薄膜远离灰尘，以及溶剂冷却对薄膜平滑度和质量的影响，使烘烤的盖板半开着，以便溶剂顺利蒸发掉。