一种具备电场自适应特性的柔性电子电喷印设备及其方法与流程

文档序号:11083203阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具备电场自适应特性的柔性电子电喷印设备,该柔性电子电喷印设备包括XYZ三轴运动模块(100)、电喷印模块(200)和可变电场模块(300),其特征在于:

所述XYZ三轴运动模块(100)包括支架(101)、X轴自由度执行机构(102)、Y轴自由度执行机构(103)和Z轴自由度执行机构(104),其中该支架(101)呈支撑框架的形式,并在其顶部分别沿着X轴方向和Y轴方向相互联接安装有所述X轴自由度执行机构(102)和所述Y轴自由度执行机构(103),同时在该Y轴自由度执行机构(103)上沿着Z轴方向联接安装有所述Z轴自由度执行机构(104),由此共同配合以执行沿着XYZ三轴方向上的自由运动;

所述可变电场模块(300)包括第一自由度执行机构(301)、第二自由度执行机构(302)、多个第一连杆(303)、多个第二连杆(304)和环形电环(305),其中该第一自由度执行机构(301)保持与Z轴相平行地安装在所述Z轴自由度执行机构(104)上且随之一同运动,同时用于带动安装其上的元件独立执行沿着Z轴方向上的运动;该第二自由度执行机构(302)同样保持与Z轴相平行地安装在所述第一自由度执行机构(301)上且随之一同运动,同时用于带动上端均安装其上的所述多个第一连杆(303)独立执行沿着Z轴方向上的运动;所述多个第一连杆(303)的下端则分别联接至所述环形电环(305)上,由此当第一连杆沿着Z轴运动发生运动时,带动此环形电环(305)执行张合操作也即直径变大的张开操作或直径变小的缩拢操作;所述多个第二连杆(304)的上端均安装至所述第一自由度执行机构(301),其下端分别对应联接至各个所述第一连杆,由此共同配合构成联动机构来执行所述环形电环的张合操作;

所述电喷印模块(200)包括电机安装座(205)、球形电机(206)、阵列喷嘴(207)、高压放大器(209)和高压分配器(210),其中该电机安装座(205)与所述Z轴自由度执行机构相连且随之一同运动,它的下端安装有所述球形电机(206)且使得该球形电机处于所述环形电环的中心线上;该球形电机(206)上继续联接设置有所述阵列喷嘴(207),并用于对该阵列喷嘴执行溶液喷射时的角度和姿态进行调整;该阵列喷嘴(207)具备多个独立喷嘴,并且每个独立喷嘴均与容纳有材料溶液的溶液容器相连;该高压放大器(209)的一端与所述阵列喷嘴(207)电路连接,另外一端与所述环形电环(205)电路连接,并用于在两者之间产生高压电场;此外,该高压分配器用于实时调整该高压电场,并与所述环形电环(305)的张合操作相配合,由此实现带电溶液在基板上的落点控制。

2.如权利要求1所述的一种具备电场自适应特性的柔性电子电喷印设备,其特征在于,上述电喷印模块(200)优选还包括定位相机(204)和观测相机(208),其中该定位相机(204)用于对所述阵列喷嘴获得视觉定位,该观测相机则用于喷印时对所述阵列喷嘴上形成的泰勒锥实时观测。

3.如权利要求1或2所述的一种具备电场自适应特性的柔性电子电喷印设备,所述球形电机(206)具有多个旋转自由度,并且其输出轴沿着球形副执行旋转,同时可绕着其球心的任意空间轴线执行旋转。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种具备电场自适应特性的柔性电子电喷印设备,所述溶液容器由于相互隔离的多个腔体共同组成,各个腔体分别与所述阵列喷嘴(207)的各个独立喷嘴保持相连,并通过流量泵(202)来对各个独立喷嘴的溶液喷出速度和流量进行控制;此外,所述电喷印模块(200)优选还配备有多路溶液控制器(203),并通过该多路溶液控制器来使得各个独立喷嘴用于喷射不同的溶液、多个独立喷嘴联合用于喷射相同的溶液,或者多个独立喷嘴联合用于喷射不同的溶液。

5.如权利要求1-4任意一项所述的一种具备电场自适应特性的柔性电子电喷印设备,所述高压放大器(209)可切换为其一端与所述阵列喷嘴(207)电路连接,另外一端与承印基板(211)电路连接并断开与所述环形电环(205)的电路连接,由此用于在所述阵列喷嘴与承印基板之间产生高压电场。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种具备电场自适应特性的柔性电子电喷印设备,所述环形电环优选有多个具备一定高度的片极相互铰接而成,各片极之间相互绝缘连接,并且每个片极均与所述高压放大器独立相连。

7.一种采用如权利要求2所述的设备执行柔性电子电喷印的方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:

(a)将需要打印的柔性电子电路图输入中央处理器,相应获得输出指令;

(b)基于输出指令,通过所述球形电机对所述阵列喷嘴的姿态进行调整;然后,采用所述定位相机执行视觉定位,并引导所述XYZ三轴运动模块到达所需位置,同时调整所述阵列喷嘴与承印基板之间的距离及角度;

(c)通过所述可变电场模块的第一自由度执行机构驱动所述第一连杆沿着Z轴方向继续运动,同时推动所述环形电环发生张开或缩拢,使得该环形电环达到所需的直径大小;

(d)打开所述高压放大器,并通过所述高压分配器来调整所述环形电环与所述阵列喷嘴之间的高压电压;接着,启动所述流量泵,并根据工艺需求采用所述阵列喷嘴中的单个独立喷嘴或多个独立喷嘴执行喷印;

(e)在喷印过程中,通过所述高压分配器实时调整所述高压电压,或是改变所述环形电环的直径大小或沿着Z轴方向的位置,由此获得变化的电场,进而在无需整体移动所述阵列喷嘴的情况下即可对带电溶液在基板上的落点控制;

(f)完成一定区域的喷印后,通过所述XYZ三轴运动模块移动来移动所述电喷印模块和可变电场模块进入下一待喷印区域,重复执行步骤(b)至步骤(f),直至完成所有的柔性电子电喷印工艺。

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