Desarrollo de un sistema de spin coating mediante tecnología Arduino

Abstract

RESUMEN: Se ha elaborado un sistema spin coating basado en Arduino, a partir de una placa Arduino Mega y una placa específica de control de motores compatible, la Motor shield v1 de Adafruit. El spin coater abarca velocidades angulares de entre 300 +- 30 rpm hasta 7200 +- 30 rpm y está optimizado para tres rangos diferentes, permitiendo así un control más preciso. Mediante el hardware de control se manipula un motor eléctrico. El spin coater es de pequeño tamaño y permite el uso de sustratos de diversos tamaños que se adhieren mediante un sistema de ventosa. Además, se incorpora un tacómetro y una pantalla para la lectura de la velocidad angular. El dispositivo incluye un botón de rotación máxima que permite aplicar la máxima velocidad de giro en cualquier momento. En la memoria se han propuesto diversos diseños de spin coater, valorando todos los parámetros de control disponibles y seleccionando los más adecuados. Se ha llegado a un último diseño que resulta práctico, sencillo de manejar y capaz de elaborar películas de homogeneidad satisfactoria. Se ha testado el spin coater mediante la deposición de varias películas de PVP:I3 a diferentes velocidades. Posteriormente se ha comprobado la calidad óptica de una serie de películas creadas con el spin coater. Se ha obtenido que las muestras son homogéneas y que su espesores varían según lo previsto, de forma no lineal con la velocidad angular a la que fueron sometidas.

ABSTRACT: A spin coating system based on Arduino using an Arduino Mega board and a motor control shield has been developed. The spin coater, which has a speed range from 300 +- 30 rpm to 7200 +- 30 rpm, has been optimizated to three different ranges which provides the spin coater with a precise control. An electric motor is operated with a hardware control. The spin coater having a small size, allows the use of substrates of several sizes adhered to a suction cup. In order to measure angular speed, a tachometer has been incorporated. The device also includes a display. In addition, the system includes a button which makes the substrate to rotate at maximum speed at any time upon operation. Several designs have been probed to select the optimal control parameters leading to a final desing which is practical, easy to use and capable of producing satisfactory homogeneous coatings. The spin coater has been tested with several films of PVP:I3 coatings at different speeds. It has also been studied the optical quality of some samples resulting in the samples being homogeneous with a thickness that varies as it was expected, on a non-linear way with the angular speed at which they were subjected to.