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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:賴書弘
研究生(外文):Shu-Hung Lai
論文名稱:超薄型抽氣式狹縫塗佈頭之開發研究及其條紋塗佈應用
論文名稱(外文):Development of a super-thin Suction-aided Slot Die Coater and its application in Stripe Coating
指導教授:王安邦王安邦引用關係
口試委員:廖英志徐通墀林怡君
口試日期:2015-07-31
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:應用力學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:170
中文關鍵詞:狹缝式塗佈條紋塗佈塗佈頭設計上游抽氣流場顯影塗佈缺陷
外文關鍵詞:slot die coatingstripe coatingthe design of slot diegas suction on the upstream of coating beadflow visualizationcoating defect
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塗佈技術在黏性膠帶、顯示器產業以及印刷電路等產業有廣泛應用。狹縫式塗佈技術因材料利用率高、可捲對捲(roll-to-roll)生產、塗膜均勻性佳與產生極薄液膜等優點,成為塗佈方法大宗。在太陽能電池、顯示器等產業,條紋塗佈的製程需求遽增,狹縫式塗佈用以條紋塗佈也成為其應用,但傳統塗佈頭須墊片分流方可產生條紋塗膜,本研究不需墊片配置藉由矽基流道設計產生條紋塗膜。本研究進行矽基狹縫塗佈頭用以條紋塗佈開發、在上游裝設抽氣延緩缺陷發生以提升製程速度以及塗佈顯影平台之研製為本研究三大重點。
第一部份,以微機電製程製作產生微米級塗膜的塗佈頭,改善傳統式塗佈頭體積大、重量重且開發成本高等問題,塗佈頭厚度至少小於五至十倍,重量小至少一千倍。本研究開發矽基條紋狹縫式塗佈頭,加工精度佳(流道深度小於5%;流道截面積小於1%),相同塗佈條件下,各流道產生寬度均勻性高的條紋塗膜(不同時間的最大液橋寬度,相關係數小於5%),達到微米級塗膜之條紋塗佈應用。
第二部份,設計開發塗佈顯影系統,流場顯影觀測給料狹縫的液珠動態行為,功能監測塗佈過程產生缺陷塗膜的條件,以即時改善塗膜。本研究與文獻中滾輪式塗佈系統和捲式平板塗佈系統比較,減少系統體積以及複雜度;在動態負載下震動偏差小於10μm故可應用於精密塗佈(本研究操作塗佈間距為100-200μm)。
第三部份,本研究開發出抽氣型狹縫塗佈頭,在塗佈液珠上游抽氣,延遲上游空氣侵入液膜,以提升塗佈速度,其配置及安裝容易且減少系統體積。本研究探討抽氣參數最佳化研究,實驗在一最適化的抽氣壓力(-3kPa)、抽氣距離(2.5mm)和塗佈間距(100μm)塗佈條件下,塗佈速度上限有最大提升效率。

目錄
中文摘要.......1
Abstract.......2
圖目錄.......7
表目錄.......20
符號說明.......21
第一章 緒論.......21
1.1 前言.......23
1.2 文獻回顧.......23
1.2.1 塗佈技術簡介.......23
1.2.2 條紋狹縫式塗佈技術.......28
1.2.3 狹縫式塗佈頭上游加入抽氣之文獻.......36
1.2.5 流場顯影方式.......40
1.3 研究動機.......44
第二章 實驗儀器與設備.......46
2.1 實驗儀器.......46
2.1.1 微機電製程設備.......46
2.1.2 次微米超精密加工機.......54
2.1.3 塗佈系統.......55
2.1.4雷射雕刻機.......56
2.1.6顯影系統.......58
2.1.7 高真空無油隔膜式泵浦.......61
2.1.8 針閥.......61
第三章 條紋式塗佈頭製程與設計.......63
3.1. 塗佈模具之製程.......63
3.1.1 PDMS 翻模技術.......63
3.1.2 微機電製程技術.......64
3.2 條紋式塗佈模具設計參數.......65
3.2.1 設計構想.......65
3.2.2條紋狹缝式塗佈頭之設計參數.......67
第四章 實驗方法與步驟.......69
4.1 條紋狹缝式塗佈頭製作.......69
4.1.1 毫米級條紋塗膜之塗佈頭製作.......69
4.1.2 微米級條紋塗膜之塗佈頭製作.......71
4.2 塗佈視窗的測定-量測方法.......77
4.2.1 條紋式液膜厚度(h)的評估.......77
4.2.3 最小塗佈厚度【hmin】(塗佈速度上限)的決定.......78
4.3 觀測系統架設.......78
4.3.1 側向影像觀測系統.......78
4.3.2 前視影像觀測系統.......78
4.4 實驗方法.......80
4.4.1條紋狹缝式塗佈頭塗佈視窗實驗方法.......80
4.4.2 抽氣式狹缝式塗佈頭最佳化抽氣參數實驗方法.......80
第五章 實驗結果與討論.......83
5.1毫米級條紋狹缝式塗佈頭.......83
5.1.1 塗佈視窗之測定.......83
5.1.2 塗佈缺陷之討論.......86
5.1.3 圖案式條紋塗佈.......89
5.2微米級條紋狹缝式塗佈頭 92
5.2.2微米級矽基條紋狹缝式塗佈頭(微機電製程).......97
5.3 創新流場顯影塗佈平台之設計開發....... 103
5.3.1 設計範圍.......103
5.3.3 機構介紹.......104
5.4抽氣式狹縫塗佈頭之研究.......112
5.4.1矽基狹縫式塗佈頭於塗佈滾輪上進行抽氣研究.......113
5.4.2矽基狹縫式塗佈頭於流場顯影平台上進行抽氣參數最佳化研究.120
第六章 結論.......162
未來展望.......166
參考文獻.......167


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