一种石墨烯图案的激光蚀刻装置及其蚀刻方法与流程

本发明属激光蚀刻设备，具体为一种石墨烯图案的激光蚀刻装置及其蚀刻方法。

背景技术：

1、石墨烯(graphene)是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料[1]。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料，且针对电路板领域上，通常引入石墨烯进行涂层应用，且配合激光蚀刻完成石墨烯线路图案的激光蚀刻，其中激光蚀刻，采用高能脉冲激光束在零件表面刻蚀出宽度为10～505μm、深度为5～1001μm的微细小槽。

2、现有技术中的石墨烯图案的激光蚀刻装置，在使用过程中，通常将贴附有石墨烯的电路板置于放置台面上，并配合顶部可移动的激光蚀刻组件，且将电路板夹紧固定位稳定后，配合靠近的激光蚀刻组件，完成石墨烯图案的蚀刻处理，由于实际蚀刻图案精细，在蚀刻过程中要求定位准确，然而目前采用的夹紧机构尽管保证了稳定，然而从侧面或者顶部进行夹紧固定时，存在一定的体积遮挡，使得实际可以激光蚀刻的面积有限，影响实际激光蚀刻范围，且针对不同尺寸的电路板进行固定蚀刻时，需要调节夹紧位置，使用效果不佳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种石墨烯图案的激光蚀刻装置及其蚀刻方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯图案的激光蚀刻装置及其蚀刻方法，包括机座，所述机座的顶部固定安装有控制座，所述机座的顶部固定安装有激光蚀刻组件，所述机座的顶面开设有放置槽，所述机座的正面开设有中间腔，所述中间腔内表面的顶面固定连接有底部框，所述底部框的底面开设有螺纹孔，所述机座的内部分别开设有气孔和连通孔，所述气孔和连通孔相连通，所述气孔的上端与放置槽相连通，所述连通孔的下端与底部框相连通，所述气孔的内部活动套接有密封头，所述密封头的底面固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的下端穿过连通孔和螺纹孔且螺纹套接在螺纹孔中，所述螺纹杆的下端固定连接有操作板，所述中间腔的内部固定安装有负压机构，所述负压机构与底部框相连通，所述螺纹杆的外表面固定套接有限位套。

3、优选的，所述气孔的内径小于连通孔的内径，所述气孔阵列分布在放置槽的底部。

4、优选的，所述密封头包括密封套、环槽和密封圈，所述密封套固定连接在螺纹杆的端面上，所述环槽开设在密封套的外表面上，所述密封圈的固定套接在环槽的内部。

5、优选的，所述负压机构包括负压泵、一号管和二号管，所述负压泵固定安装在中间腔，所述一号管和二号管分别固定连通在负压泵的吸气端和出气端。

6、优选的，所述底部框的侧面开设有侧孔，所述侧孔的两端分别与一号管和底部框相连通。

7、优选的，所述底部框的正面开设有中间孔，所述底部框的正面固定连接有固定套，所述固定套与中间孔相连通，所述固定套的内部套设有滤板，所述固定套的内表面螺纹套接有连通套，所述连通套的端面固定连通有软管。

8、优选的，所述滤板的外表面固定连接有卡块，所述固定套的内表面开设有卡槽，所述卡槽的内表面与卡块活动套接。

9、优选的，所述底部框的底面开设有密封孔，所述密封孔与中间孔垂直连通，所述密封孔的内部螺纹套接有密封杆。

10、一种石墨烯图案的激光蚀刻装置的蚀刻方法，包括以下操作步骤：

11、第一步：将待蚀刻的板材置于机座顶部的放置槽中，并根据板材形状确定几组适配的气孔，从中间腔中操作对应的螺纹杆，使得螺纹杆旋转并拉动密封头下移，使得密封头从气孔中移动至连通孔中，打开气孔并启动负压机构；

12、第二步：随着负压机构的启动，使得底部框中的空气通过侧孔吸出，同时底部框朝着操作过的连通孔和气孔吸气，使得板材吸附固定在放置槽中，启动激光蚀刻组件，使得激光蚀刻组件下移后对板材顶部的石墨烯进行蚀刻；

13、第三步：完成蚀刻后，复位激光蚀刻组件并旋转下移密封杆，使得中间孔与底部框连通，同时旋转复位螺纹杆，使得气孔完全密封，再次启动负压机构，握持软管朝向放置槽处，完成蚀刻后杂质的抽吸清理。

14、本发明的有益效果如下：

15、1、本发明通过在机座的内部开设气孔和连通孔，并使得气孔和连通孔连通，配合底部的底部框与多组连通孔连通，且在气孔和连通孔中分别套接彼此连接的密封头和螺纹杆，使得螺纹杆与底部框螺纹套接，实现每组气孔的密封控制，并配合负压机构中的负压泵抽吸底部框中的空气，根据实际的电路板材尺寸，旋转合适位置的气孔并通过旋转螺纹杆打开气孔，配合负压机构的抽吸下抽吸底部框中的气体，并在连通在抽吸板材底部气孔中的气体，使得板材上下面形成压力好差，完成电路板上石墨烯图案蚀刻前的便捷吸附固定，大大减小的侧面或顶面固定时对电路板顶部的遮挡，扩大实际蚀刻时的顶部空间，提高蚀刻效果，使用效果好。

16、2、本发明通过螺纹套接的多组螺纹杆，在向下旋转螺纹杆时带动密封头下移并打开气孔，实现目标气孔的打开控制，可根据实际板材的尺寸进行适合气孔的打开，实际操作过程中保证其他气孔始终密封，大大提高了激光蚀刻过程中板材的固定效果，使用尺寸范围广，吸附稳定，综合提高了实际蚀刻质量，使用效果好。

17、3、本发明通过在底部框的底部开设密封孔，并使得密封孔与中间孔连通，且使得密封孔中螺纹套接的密封杆控制中间孔的通闭，在完成激光蚀刻后，通过打开中间孔并复位密封头，使得每组气孔密封后，负压机构通过中间孔向外抽吸空气，且配合可拆卸安装的连通套并配合连通套上的软管实现蚀刻后机座顶部的抽吸，完成蚀刻后杂质的吸附收集，从而完成激光蚀刻后石墨烯顶部的清理，使用便捷，清理效果好。

技术特征：

1.一种石墨烯图案的激光蚀刻装置，包括机座(1)，其特征在于：所述机座(1)的顶部固定安装有控制座(2)，所述机座(1)的顶部固定安装有激光蚀刻组件(3)，所述机座(1)的顶面开设有放置槽(4)，所述机座(1)的正面开设有中间腔(5)，所述中间腔(5)内表面的顶面固定连接有底部框(6)，所述底部框(6)的底面开设有螺纹孔(10)，所述机座(1)的内部分别开设有气孔(8)和连通孔(9)，所述气孔(8)和连通孔(9)相连通，所述气孔(8)的上端与放置槽(4)相连通，所述连通孔(9)的下端与底部框(6)相连通，所述气孔(8)的内部活动套接有密封头(12)，所述密封头(12)的底面固定连接有螺纹杆(11)，所述螺纹杆(11)的下端穿过连通孔(9)和螺纹孔(10)且螺纹套接在螺纹孔(10)中，所述螺纹杆(11)的下端固定连接有操作板(13)，所述中间腔(5)的内部固定安装有负压机构(7)，所述负压机构(7)与底部框(6)相连通，所述螺纹杆(11)的外表面固定套接有限位套(14)。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯图案的激光蚀刻装置，其特征在于：所述气孔(8)的内径小于连通孔(9)的内径，所述气孔(8)阵列分布在放置槽(4)的底部。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯图案的激光蚀刻装置，其特征在于：所述密封头(12)包括密封套(121)、环槽(122)和密封圈(123)，所述密封套(121)固定连接在螺纹杆(11)的端面上，所述环槽(122)开设在密封套(121)的外表面上，所述密封圈(123)的固定套接在环槽(122)的内部。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯图案的激光蚀刻装置，其特征在于：所述负压机构(7)包括负压泵(71)、一号管(72)和二号管(73)，所述负压泵(71)固定安装在中间腔(5)，所述一号管(72)和二号管(73)分别固定连通在负压泵(71)的吸气端和出气端。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯图案的激光蚀刻装置，其特征在于：所述底部框(6)的侧面开设有侧孔(15)，所述侧孔(15)的两端分别与一号管(72)和底部框(6)相连通。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯图案的激光蚀刻装置，其特征在于：所述底部框(6)的正面开设有中间孔(16)，所述底部框(6)的正面固定连接有固定套(19)，所述固定套(19)与中间孔(16)相连通，所述固定套(19)的内部套设有滤板(21)，所述固定套(19)的内表面螺纹套接有连通套(23)，所述连通套(23)的端面固定连通有软管(24)。

7.根据权利要求6所述的一种石墨烯图案的激光蚀刻装置，其特征在于：所述滤板(21)的外表面固定连接有卡块(22)，所述固定套(19)的内表面开设有卡槽(20)，所述卡槽(20)的内表面与卡块(22)活动套接。

8.根据权利要求6所述的一种石墨烯图案的激光蚀刻装置，其特征在于：所述底部框(6)的底面开设有密封孔(17)，所述密封孔(17)与中间孔(16)垂直连通，所述密封孔(17)的内部螺纹套接有密封杆(18)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种石墨烯图案的激光蚀刻装置的蚀刻方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

技术总结
本发明属于激光蚀刻设备技术领域，且公开了一种石墨烯图案的激光蚀刻装置，包括机座，所述机座的顶部固定安装有控制座，所述机座的顶部固定安装有激光蚀刻组件。本发明通过使得螺纹杆与底部框螺纹套接，实现每组气孔的密封控制，并配合负压机构中的负压泵抽吸底部框中的空气，根据实际的电路板材尺寸，旋转合适位置的气孔并通过旋转螺纹杆打开气孔，配合负压机构的抽吸下抽吸底部框中的气体，并在连通在抽吸板材底部气孔中的气体，使得板材上下面形成压力好差，完成电路板上石墨烯图案蚀刻前的便捷吸附固定，大大减小的侧面或顶面固定时对电路板顶部的遮挡，扩大实际蚀刻时的顶部空间，提高蚀刻效果，使用效果好。

技术研发人员：叶晓慧,严学井
受保护的技术使用者：江苏七维工控科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13