頂層絕緣層模塊(600)、激光剝離模塊(700)和取料模塊(800)，其中: 所述旋轉盤模塊(100)包括一個旋轉盤(101)和若干個分布在旋轉盤(101)圓周上的夾具(102)，所述夾具(102)用于固定基板，所述旋轉盤(101)用于進行工位轉換； 所述上下基板模塊(200)、基底電噴霧模塊(300)、3D打印底層絕緣層模塊(400)、電紡絲模塊(500)、3D打印頂層絕緣層模塊(600)、激光剝離模塊(700)和取料模塊(800)依次分布在旋轉盤模塊(100)的周圍；所述上下基板模塊(200)用于拾取基板并安放至夾具(102)上，以及用于從夾具上取回基板放入廢料箱中； 所述基底電噴霧模塊(300)用于在基板上電噴霧出一層帶有黏性的基底;所述3D打印底層絕緣層模塊(400)用于在基底上打印出底層的絕緣層;所述電紡絲模塊(500)用于在底層絕緣層上紡制出電路;所述3D打印頂層絕緣層模塊(600)用于在電路上打印出頂層的絕緣層;所述激光剝離模塊(700)用于將基底電噴霧模塊噴印出的基底燒蝕，使得基板與柔性電子自動分離;所述取料模塊(800)用于將被分離的柔性電子從基板上取下。2.如權利要求1所述的多工位協(xié)同的柔性電子制備系統(tǒng)，其特征在于，所述3D打印底層絕緣層模塊(400)和電紡絲模塊(500)組成一套打印電紡絲模塊，所述打印電紡絲模塊為一套或多套，均能實現單層或多層柔性電子制備；當布置一套時，若要制備多層柔性電子，需使旋轉盤在制備過程中不時反轉，當布置多套時則不需要反轉，柔性電子層與層之間通過電紡絲紡出的電極相連通。3.如權利要求1或2所述的多工位協(xié)同的柔性電子制備系統(tǒng)，其特征在于，所述上下基板模塊(200)包括機械臂(201)、料箱(202)和廢料箱(203)，所述機械臂(201)用于拾取和轉移基板，其具有三個自由度，所述料箱(202)和廢料箱(203)分別用于存放使用前和使用后的基板。4.如權利要求3所述的多工位協(xié)同的柔性電子制備系統(tǒng)，其特征在于，所述基底電噴霧模塊(300)包括電噴霧運動單元(301)和安裝在其上的噴霧噴嘴(304)，所述噴霧噴嘴(304)在電噴霧運動單元(301)的帶動下實現XYZ方向的移動，其連接有噴霧溶液容器(303)，該噴霧溶液容器(303)用于提供制備基底結構的材料溶液，所述噴霧噴嘴(304)與夾具(102)之間設有噴霧高壓發(fā)生器(305)，用于在噴霧噴嘴(304)和夾具(102)之間形成高壓電場;所述電噴霧運動單元(301)上還設有用于視覺定位的電噴霧下視相機(302)。5.如權利要求4所述的多工位協(xié)同的柔性電子制備系統(tǒng)，其特征在于，所述3D打印底層絕緣層模塊(400)包括底層運動單元(401)和底層打印頭(403)，所述底層打印頭(403)安裝在底層運動單元(401)上，其在底層運動單元(401)的帶動下實現XYZ方向的移動;所述底層運動單元(401)上安裝有底層下視相機(402)，該底層下視相機(402)用于視覺定位。6.如權利要求5所述的多工位協(xié)同的柔性電子制備系統(tǒng)，其特征在于，所述電紡絲模塊(500)包括電紡絲運動單元(501)和安裝在其上的紡絲噴嘴(504)，所述紡絲噴嘴(504)在電紡絲運動單元(501)帶動下實現XYZ方向的移動，其與紡絲溶液容器(503)相連，該紡絲溶液容器(503)用于提供制備電路的材料溶液，所述紡絲噴嘴(504)與夾具(102)之間設置有紡絲高壓發(fā)生器(505);所述電紡絲運動單元(501)上還設有用于視覺定位的紡絲下視相機(502)。7.如權利要求6所述的多工位協(xié)同的柔性電子制備系統(tǒng)，其特征在于，所述3D打印頂層絕緣層模塊(600)包括頂層運動單元(601)和頂層打印頭(603)，所述頂層打印頭(603)安裝在頂層運動單元(601)上，其在頂層運動單元(601)的帶動下實現XYZ方向的移動;所述頂層運動單元(601)上安裝有頂層下視相機(602)，該頂層下視相機(602)用于視覺定位。8.如權利要求7所述的多工位協(xié)同的柔性電子制備系統(tǒng)，其特征在于，所述激光剝離模塊(700)包括剝離運動單元(701)和激光器(703)，所述激光器(703)安裝在剝離運動單元(701)上，并在剝離運動單元(701)的帶動下實現XYZ方向移動，其用于產生激光將基底燒蝕，使得基板與柔性電子自動分離;所述剝離運動單元(701)上安裝有剝離下視相機(702)和光電距離傳感器(704)，該剝離下視相機(702)用于視覺定位，光電距離傳感器(704)用于檢測基板與柔性電子是否完全分離。9.如權利要求8所述的多工位協(xié)同的柔性電子制備系統(tǒng)，其特征在于，所述取料模塊(800)包括取料運動單元(801)和旋轉拾取頭(803)，所述旋轉拾取頭(803)安裝在取料運動單元(801)上，其在取料運動單元(801)的帶動下實現XYZ方向的移動，所述旋轉拾取頭(803)腔體的圓弧外表面上設有真空吸附孔;所述取料運動單元(801)上還設有用于視覺定位的取料下視相機(802)。10.—種多工位協(xié)同的柔性電子制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)利用上下基板模塊將基板拾取并安放于旋轉盤的夾具上； 2)旋轉盤轉動一定的角度使夾具到達基底電噴霧模塊，該模塊在基板上電噴霧出一層基底; 3)旋轉盤轉動一定的角度使夾具到達3D打印底層絕緣層模塊，該模塊在基底上打印出底層的絕緣層； 4)旋轉盤轉動一定的角度使夾具到達電紡絲模塊，該模塊在絕緣層上紡出需要的電路； 5)旋轉盤轉動一定的角度使夾具到達3D打印頂層絕緣層模塊，該模塊在電路層上打印出頂層絕緣層； 6)旋轉盤轉動一定的角度使夾具到達激光剝離模塊，該模塊將基底電噴霧模塊電噴霧出的基底燒蝕，使得基板與制備出的柔性電子自動分離； 7)旋轉盤轉動一定的角度使夾具到達取料模塊，該模塊將被分離的柔性電子從基板上取下并放入料倉； 8)旋轉盤轉動一定的角度使夾具回到上下基板模塊，該模塊將使用過得基板取下放入廢料倉。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多工位協(xié)同的柔性電子制備系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括旋轉盤模塊和分布在其周圍的上下基板模塊、基底電噴霧模塊、3D打印底層絕緣層模塊、電紡絲模塊、3D打印頂層絕緣層模塊、激光剝離模塊和取料模塊，旋轉盤模塊用于固定基板及工位轉換；上下基板模塊用于拾取和轉移基板；基底電噴霧模塊用于制備基底；3D打印底層和頂層絕緣層模塊分別用于打印底層和頂層的絕緣層；電紡絲模塊用于紡制電路；激光剝離模塊用于燒蝕基底，使基板與柔性電子自動分離；取料模塊用于將被分離的柔性電子從基板上取下。所述方法利用所述系統(tǒng)進行柔性電子的多工位協(xié)同制備。本發(fā)明的整套系統(tǒng)可以反復循環(huán)，生產效率高、成本低、精度高。
【IPC分類】B22F3/115, B29C67/00, B23K26/362, B33Y10/00, B33Y30/00, B33Y40/00
【公開號】CN105711099
【申請?zhí)枴緾N201610181599
【發(fā)明人】陳建魁, 劉騰, 尹周平, 黃永安
【申請人】華中科技大學
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年3月28日