一种冷熨转印装置及冷熨转印方法与流程

本发明涉及转印
技术领域：
，尤其涉及一种冷熨转印装置及冷熨转印方法。
背景技术：
：低熔点金属是一类熔点低于300℃的金属单质或合金，常见的为镓基合金、铟基合金等，其中，镓基合金熔点一般低于30℃，在室温下呈液态，由于其金属本质，其导电性，导热性俱佳，具有制作柔性电路的可能性。目前通常通过打印的方式制作低熔点金属电路，并将低熔点金属线路冷冻固化后封装，形成稳定的电路器件。但低熔点金属的打印方法无法直接在柔性膜材上直接制作电路，局限了低熔点金属的应用范围。技术实现要素：本发明提供一种冷熨转印装置及冷熨转印方法，可以通过冷熨转印的方式在柔性膜材上制作低熔点金属。第一方面，本发明提供一种冷熨转印装置，采用如下技术方案：所述冷熨转印装置，用于将硬质基材上的低熔点金属转印至柔性膜材上，所述冷熨转印装置包括机架、滑轨、滚轴、升降装置、形状为圆柱体的冷熨罐和转印槽，其中，所述滑轨固定于所述机架上，所述滑轨可在水平方向上进行二维定位；所述升降装置的顶部可动连接于所述滑轨上；所述滚轴固定于所述升降装置的底部；所述冷熨罐套设于所述滚轴上，所述冷熨罐用于容纳低温介质；所述转印槽位于所述机架下方，所述转印槽用于放置待转印结构；所述待转印结构包括硬质基材、位于所述硬质基材上的低熔点金属、以及覆盖于所述低熔点金属上的柔性膜材。可选地，所述冷熨转印装置还包括与所述转印槽相匹配的夹具，所述夹具用于固定所述待转印结构在所述转印槽中的位置。进一步地，所述夹具包括两个条形结构，所述条形结构的延伸方向与所述冷熨罐的轴向平行。可选地，所述冷熨转印装置还包括保温腔，所述冷熨罐和所述转印槽均位于所述保温腔内。进一步地，所述保温腔的侧壁包括至少一层保温层，所述保温层包括双层树脂板材，以及位于双层所述树脂板材之间的保温材料。进一步地，所述树脂板材为聚氨酯板材、橡胶板材、聚苯板材或者挤塑板材；所述保温材料包括气凝胶、硅酸铝、膨胀微珠中的一种或多种。可选地，所述冷熨罐的一个底面上设置有进液孔和减压孔，所述减压孔上安装有减压阀。可选地，所述冷熨罐的材质为银、铜、铝及其合金材料中的一种，或耐低温不锈钢。可选地，所述冷熨罐的底面半径是100mm±10mm，高度是200mm±10mm；所述转印槽的长度是350mm，宽度是220mm，进深为5mm。第二方面，本发明提供一种冷熨转印方法，采用如下技术方案：所述冷熨转印方法，使用以上任一项所述的冷熨转印装置，所述冷熨转印方法包括：步骤s1、将所述待转印结构放置于所述转印槽中，其中，所述柔性膜材朝上放置；步骤s2、通过所述升降装置在所述滑轨上的移动，以及所述升降装置的升降，将容纳有所述低温介质的所述冷熨罐置于转印开始位置处，所述低温介质的温度低于所述柔性膜材的玻璃化温度；步骤s3、使所述冷熨罐在所述待转印结构表面滚动，进行冷熨；步骤s4、待所述低熔点金属完全凝固，且所述柔性膜材完全玻璃化后，停止冷熨；步骤s5、从所述转印槽中取出冷熨后的所述待转印结构，将所述柔性膜材与所述硬质基材分离，所述低熔点金属保留在所述柔性膜材上。本发明提供了一种冷熨转印装置和冷熨转印方法，其中，该冷熨转印装置包括机架、滑轨、滚轴、升降装置、形状为圆柱体的冷熨罐和转印槽，滑轨固定于机架上，升降装置的顶部可动连接于滑轨上，滚轴固定于升降装置的底部，冷熨罐套设于滚轴上，冷熨罐用于容纳低温介质，转印槽位于机架下方，转印槽用于放置待转印结构。使用以上冷熨转印装置在柔性膜材上制作低熔点金属的过程如下：将待转印结构放置于转印槽中，柔性膜材朝上放置；通过升降装置在滑轨上的移动，以及升降装置的升降，将容纳有低温介质的冷熨罐置于转印开始位置处，低温介质的温度低于柔性膜材的玻璃化温度；使冷熨罐在待转印结构表面滚动，进行冷熨；待低熔点金属完全凝固，且柔性膜材完全玻璃化后，停止冷熨；从转印槽中取出冷熨后的待转印结构，将柔性膜材与硬质基材分离，低熔点金属保留在柔性膜材上。因此，本发明中可以通过冷熨转印的方式在柔性膜材上制作低熔点金属，有利于柔性电路的制作，扩展了低熔点金属的应用范围。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的冷熨转印装置的主视图；图2为本发明实施例提供的冷熨转印装置的俯视图；图3为本发明实施例提供的冷熨转印装置的侧视图；图4为本发明实施例提供的待转印结构的结构示意图；图5为本发明实施例提供的冷熨转印方法的流程图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。本发明实施例提供了一种冷熨转印装置，该冷熨转印装置用于将硬质基材上的低熔点金属转印至柔性膜材上，具体地，如图1、图2和图3所示，图1为本发明实施例提供的冷熨转印装置的主视图，图2为本发明实施例提供的冷熨转印装置的俯视图，图3为本发明实施例提供的冷熨转印装置的侧视图，冷熨转印装置包括机架(图中未示出)、滑轨1、升降装置2、滚轴3、形状为圆柱体的冷熨罐4和转印槽5，其中，滑轨1固定于机架上，滑轨1可在水平方向上进行二维定位；升降装置2的顶部可动连接于滑轨1上；滚轴3固定于升降装置2的底部；冷熨罐4套设于滚轴3上，冷熨罐4用于容纳低温介质41；转印槽5位于机架下方，转印槽5用于放置待转印结构6。其中，通过升降装置2的升降可以调节冷熨罐4施加在待转印结构6上的压力，以使得冷熨罐4施加在转印结构6上的压力较为合理，进而可以防止压力过大将待转印结构6中的低熔点金属压坏，或者压力过小转印效果不佳的问题出现。冷熨罐4中的低温介质41可以为液氮、液氦、液氢、液氧、干冰等，冷熨罐4能够提供的冷熨温度为-60℃～-250℃，在冷熨转印过程中，冷熨温度必须低于柔性膜材63的玻璃化温度，本领域技术人员可以根据对应的柔性膜材63的玻璃化温度，选择合适的低温介质41。需要说明的是，图1、图2和图3中均有未示出的结构，但由以上描述必然可以清楚得知冷熨转印装置必然都包括上述各结构，且各结构之间的位置关系和连接关系也是清楚的。使用以上冷熨转印装置在柔性膜材上制作低熔点金属的过程如下：将待转印结构放置于转印槽5中，柔性膜材朝上放置；通过升降装置2在滑轨1上的移动，以及升降装置2的升降，将容纳有低温介质的冷熨罐4置于转印开始位置处，低温介质的温度低于柔性膜材的玻璃化温度；使冷熨罐4在待转印结构表面滚动，进行冷熨；待低熔点金属完全凝固，且柔性膜材完全玻璃化后，停止冷熨；从转印槽5中取出冷熨后的待转印结构，将柔性膜材与硬质基材分离，低熔点金属保留在柔性膜材上。因此，本发明中可以通过冷熨转印的方式在柔性膜材上制作低熔点金属，有利于柔性电路的制作，扩展了低熔点金属的应用范围。如图4所示，图4为本发明实施例提供的待转印结构的结构示意图，待转印结构6包括硬质基材61、位于硬质基材61上的低熔点金属62、以及覆盖于低熔点金属62上的柔性膜材63。由于在以上转印过程中，待转印结构6不与低温介质41接触，使得柔性膜材63和低熔点金属62均不与低温介质41接触，避免了低温介质41对柔性膜材63和低熔点金属62造成的污染。可选地，本发明实施例中的低熔点金属62可以为汞单质、镓单质、镓铟合金、镓锡合金、镓铟锡合金等熔点低于室温的低熔点金属中的一种或几种。例如，低熔点金属62为镓铟共晶合金(熔点15.9℃)、镓锡共晶合金(熔点20.4℃)或者镓铟锡共晶合金(熔点11℃)。低熔点金属62可通过打印、印刷、喷涂等方式形成在硬质基材61上，且低熔点金属62可以为电路中的线路，也可以为天线或者其他需要的图案，此处均不进行限定。可选地，硬质基材61可以为聚烯烃类膜材、聚酯类膜材或者聚酰胺类膜材等硬质基材，柔性膜材62可以为柔性可拉伸薄膜，例如橡胶类薄膜、硅胶类薄膜、pbat薄膜、热塑性聚氨酯类薄膜等。柔性膜材62可以为成型膜，通过热压、冷压、静电吸附等工艺覆盖于低熔点金属62上，也可以为液态材料经喷涂等工艺形成于低熔点金属62上，固化后形成。可选地，如图1所示，本发明实施例中的冷熨转印装置还包括与转印槽5相匹配的夹具7，夹具7用于固定待转印结构6在转印槽5中的位置，从而使得在转印过程中待转印结构6不会发生移动和弯曲变形等，有助于防止转印过程中待转印结构6损坏，以及有助于提高待转印结构6的温度的均匀性，改善转印效果。上述夹具7的具体结构可以有多种，例如螺栓、卡扣等。本发明实施例中选择，夹具7包括搭接于转印槽5的两个边缘上的两个条形结构，条形结构的延伸方向与冷熨罐4的轴向平行(即与冷熨罐4的滚动方向垂直)，将待转印结构6的两个边缘卡在条形结构与转印槽5之间的空间内，即可实现对待转印结构6的固定，夹具7的结构简单，且固定过程中不会对待转印结构6造成损伤。可选地，条形结构的超出转印槽5的宽度为1cm～3cm，以使条形结构的固定效果较好，且待转印结构6易于放置。可选地，如图1、图2和图3所示，冷熨转印装置还包括保温腔8，冷熨罐4和转印槽5均位于保温腔8内，以使得冷熨罐4和转印槽5的低温状态可以很好地得到维持，有助于降低低温介质41的使用量，且改善转印效果、提高转印效率。进一步地，保温腔8的侧壁包括至少一层保温层，保温层包括双层树脂板材，以及位于双层树脂板材之间的保温材料。可选地，树脂板材为聚氨酯板材、橡胶板材、聚苯板材或者挤塑板材；保温材料包括气凝胶、硅酸铝、膨胀微珠中的一种或多种。可选地，如图2和图3所示，冷熨罐4的一个底面上设置有进液孔42，另一个底面上设置有减压孔43，减压孔43上安装有减压阀(图中未示出)。保温腔8的侧壁上与进液孔42对应设置有进液口81，与减压孔44对应设置有减压口82。其中，进液孔42和进液口81用于加装超低温介质，减压孔43和减压口82用于释放低温介质因升温汽化导致的高压，有利于保证冷熨转印装置的使用安全性，且还可以起到控制低温介质41在冷熨罐4中的存在状态，控制冷熨罐4的表面温度。可选地，滚轴3位于冷熨罐4的底面圆心位置，滚轴3的轴承包括但不限于滚珠轴承和滚子轴承。本发明实施例中的冷熨罐4应该为热的良导体，且为耐低温材料。可选地，冷熨罐4的材质为银、铜、铝及其合金材料中的一种，或耐低温不锈钢。可选地，冷熨罐4的底面半径是100mm±10mm，高度是200mm±10mm；转印槽5的长度是350mm，宽度是220mm，进深为5mm。另外，本发明实施例中的冷熨转印装置还可以包括控制系统、测温装置中的一个或几个，控制系统可以与升降装置2连接，以控制升降装置2沿滑轨1的移动，以及控制升降装置2的升降，测温装置可以用于测量冷熨罐4外的温度，以确定该温度是否达到转印需求的温度。此外，本发明实施例提供一种冷熨转印方法，使用以上任一项所述的冷熨转印装置，具体地，如图5所示，图5为本发明实施例提供的冷熨转印方法的流程图，冷熨转印方法包括：步骤s1、将待转印结构放置于转印槽中，其中，柔性膜材朝上放置。步骤s2、通过升降装置在滑轨上的移动，以及升降装置的升降，将容纳有低温介质的冷熨罐置于转印开始位置处，低温介质的温度低于柔性膜材的玻璃化温度。可以通过控制系统控制升降装置2沿滑轨1的移动，以及升降装置2的升降。步骤s3、使冷熨罐在待转印结构表面滚动，进行冷熨。在步骤s2和步骤s3之间可以通过测温装置对冷熨罐外的温度进行测量，以确定该温度是否达到转印需求的温度。步骤s4、待低熔点金属完全凝固，且柔性膜材完全玻璃化后，停止冷熨。步骤s5、从转印槽中取出冷熨后的待转印结构，将柔性膜材与硬质基材分离，低熔点金属保留在柔性膜材上。需要说明的是，以上所述的冷熨转印装置的所有内容均适用于此处的冷熨转印方法，此处不再进行赘述。下面本发明实施例以几个具体实施例为例，对使用以上所述的冷熨转印方法进行说明。实施例1硬质基材pvc低熔点金属镓铟共晶合金柔性基材pdms低熔点金属厚度100μm柔性膜材厚度500μm冷熨温度77k冷熨时间30min冷熨线速度18cm/min低温介质液氮冷熨压力160pa首先采用镓铟共晶合金在pvc薄膜上打印电路，然后用双组分pdms封装该电路，待pdms固化成膜后，将封装好的电路置于转印槽中，通过升降装置调节冷熨罐的冷熨压力为160pa，控制升降装置沿滑轨移动的线速度为18cm/min，持续冷熨30min后，将电路取出，此时pdms薄膜已完成玻璃化转变，剥离pvc薄膜后得到柔性电路。实施例2硬质基材pvc低熔点金属镓锡共晶合金柔性基材pbat低熔点金属厚度170μm柔性膜材厚度350μm冷熨温度195k冷熨时间120min冷熨线速度6cm/min低温介质干冰冷熨压力220pa首先采用镓锡共晶合金在pvc薄膜上打印电路，然后用双组分pbat封装该电路，待pbat固化成膜后，将封装好的电路置于转印槽中，通过升降装置调节冷熨罐的冷熨压力为220pa，控制升降装置沿滑轨移动的线速度为6cm/min，持续冷熨120min后，将电路取出，此时pbat薄膜已完成玻璃化转变，迅速剥离pvc薄膜后得到柔性电路。实施例3首先采用镓铟锡共晶合金在pvc薄膜上打印电路，然后用双组分有机硅胶封装该电路，待有机硅胶固化成膜后，将封装好的电路置于转印槽中，通过升降装置调节冷熨罐的冷熨压力为90pa，控制升降装置沿滑轨移动的线速度为10cm/min，持续冷熨60min后，将电路取出，此时有机硅薄膜已完成玻璃化转变，迅速剥离pvc薄膜后得到柔性电路。实施例4硬质基材pet低熔点金属镓铟锡锌共晶合金柔性膜材水性tpu低熔点金属厚度80μm柔性膜材厚度300μm冷熨温度77k冷熨时间40min冷熨线速度12cm/min低温介质液氮冷熨压力160pa首先采用镓铟锡锌共晶合金在pet薄膜上打印电路，然后用单组分水性tpu封装该电路，待tpu固化成膜后，将封装好的电路置于转印槽中，通过升降装置调节冷熨罐的冷熨压力为160pa，控制升降装置沿滑轨移动的线速度为12cm/min，持续冷熨40min后，将电路取出，此时tpu薄膜已完成玻璃化转变，迅速剥离pet薄膜后得到柔性电路。实施例5硬质基材pet低熔点金属镓铟共晶合金柔性膜材水性tpu低熔点金属厚度40μm柔性膜材厚度80μm冷熨温度77k冷熨时间20min冷熨线速度6cm/min低温介质液氮冷熨压力80pa首先采用镓铟共晶合金在pet薄膜上打印电路，然后用单组分水性tpu喷涂封装该电路，待tpu固化成膜后，将封装好的电路置于转印槽中，通过升降装置调节冷熨罐的冷熨压力为80pa，控制升降装置沿滑轨移动的线速度为6cm/min，持续冷熨20min后，将电路取出，此时tpu薄膜已完成玻璃化转变，迅速剥离pet薄膜后得到柔性电路。本发明实施例提供了一种冷熨转印装置和冷熨转印方法，其中，该冷熨转印装置包括机架、滑轨1、滚轴3、升降装置2、形状为圆柱体的冷熨罐4和转印槽5，滑轨1固定于机架上，升降装置2的顶部可动连接于滑轨1上，滚轴3固定于升降装置2的底部，冷熨罐4套设于滚轴3上，冷熨罐4用于容纳低温介质，转印槽5位于机架下方，转印槽5用于放置待转印结构。使用以上冷熨转印装置在柔性膜材上制作低熔点金属的过程如下：将待转印结构放置于转印槽5中，柔性膜材朝上放置；通过升降装置2在滑轨1上的移动，以及升降装置2的升降，将容纳有低温介质的冷熨罐4置于转印开始位置处，低温介质的温度低于柔性膜材的玻璃化温度；使冷熨罐4在待转印结构表面滚动，进行冷熨；待低熔点金属完全凝固，且柔性膜材完全玻璃化后，停止冷熨；从转印槽5中取出冷熨后的待转印结构，将柔性膜材与硬质基材分离，低熔点金属保留在柔性膜材上。因此，本发明中可以通过冷熨转印的方式在柔性膜材上制作低熔点金属，有利于柔性电路的制作，扩展了低熔点金属的应用范围。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12