[發明專利]電子器件印刷裝置

有效

• 申請號: 201210362945.9
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN103660540A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 劉靜;何志祝
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: B41F17/00
• 分類號: B41F17/00;H05K3/12;H01L51/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及電子器件制造技術領域，特別涉及一種可將電子器件直接印刷出來的裝置。

背景技術

電子器件一般由導體、半導體及絕緣材料等組成，在大量的研究和工業技術領域有著極為廣泛的應用。電子器件的設計制造也一直是電子工業領域的研究核心。迄今為止，電子器件的加工一直沿用十分復雜的制造工藝來進行，程序相當復雜，且能耗高，污染嚴重，清潔處理費用高。其原因在于，構成電子器件的導電、半導體及絕緣部分一般通過高溫沉積或借助化學反應過程進行，要求的工藝條件較高。例如，一個電子器件中涉及導體、半導體和絕緣體等元件，已有的技術尚難以確保全部元件均能通過直接印刷的方式實現；即使某些有機半導體材料或絕緣材料可以采用噴涂方式印制，導體部分的印刷始終是一個瓶頸。因為導體一般為金屬如銅、鋁等，其熔點極高，若要實現印刷，必須首先將其熔化并在極高的溫度下噴涂，這顯然會對器件上的低熔點有機半導體材料乃至基底造成破壞，因而，此種印刷途徑實現的可能性較小。

可以想象，若電子器件的整個制造工藝能以直接印刷的方式進行，則將可望實現高度快捷的生產制造，從而大幅度改觀電子及相關工業的現狀，直至建立高效、綠色化的電子器件生產模式。

為此，人們提出了有機或聚合物導體材料，但這類材料的導電性一般較差，且溶液化和可印刷性存在一定問題；為獲得更好的溶液化，研究者們繼而通過在有機或聚合物中添加高導電性納米顆粒來實現可印刷的墨水，但實際的制造過程需要先印刷，再通過數百度以上的高溫使這類墨水發生一定化學反應乃至燒結，才能最后沉積下所需的導體部件，所以，整個工藝仍然相當復雜。總之，迄今為止，國內外工業界尚未建立起快速簡捷的可將電子器件全部以印刷方式制造出來的設備及工藝。

如果將可編碼的導電性墨水、半導體墨水及絕緣墨水以可控制的方式直接印刷到基底上，便可形成特定功能的三維電子器件乃至組合系統，在此基礎上還可實現復雜集成電路及系統的三維組裝；這種同時將電子器件印刷用的全系列墨水裝置予以集成并統一控制的三維電子器件制造技術可望引申出全新的先進電子生產模式。

發明內容

（一）所要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種可將電子器件以直接印刷的方式制造出來的裝置，以解決現有電子器件制造程序復雜、材料消耗大、污染處理費用高的問題。

（二）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提出了一種電子器件印刷裝置。所述印刷裝置包括控制器、墨盒陣列機構和基底承載機構，其中：

所述控制器，用于控制所述墨盒陣列機構及所述基底承載機構；

所述墨盒陣列機構，用于提供電子印刷墨水，并利用所述電子印刷墨水進行電子印刷；

所述基底承載機構，用于承載電子器件基底。

可選的，所述裝置進一步包括與所述控制器相連的計算機，所述計算機用于生成印刷控制指令；所述控制器用于接收所述計算機的印刷控制指令，并根據所述印刷控制指令控制所述墨盒陣列機構及所述基底承載機構。

可選的，所述墨盒陣列機構包括墨水盒架、電子印刷墨水盒以及印刷墨頭，其中：

所述墨水盒架，用于支撐所述電子印刷墨水盒；

所述電子印刷墨水盒，用于提供所述電子印刷墨水；

所述印刷墨頭，用于利用所述電子印刷墨水盒中的電子印刷墨水進行電子印刷。

可選的，所述電子印刷墨水包括：導電性金屬墨水、P型或N型半導體性墨水、絕緣性墨水或三者的納米顆粒摻雜液體中的一種或多種。

可選的，所述墨盒陣列機構包括三排分別裝有導電性金屬墨水、半導體性墨水及絕緣性墨水的所述電子印刷墨水盒，且每排有一個或多個所述電子印刷墨水盒。

可選的，所述電子印刷墨水盒的內壁布置有電熱絲及熱電偶，用于調控所述電子印刷墨水盒的內部溫度，使所述電子印刷墨水保持液態。

可選的，所述裝置進一步包括與所述控制器相連的氣壓瓶，所述氣壓瓶用于為所述控制器提供壓力氣體；所述控制器通過進氣管與所述電子印刷墨水盒相連接，并為所述電子印刷墨水盒提供壓力氣體。

可選的，所述裝置進一步包括電磁閥，所述電磁閥位于所述進氣管與所述電子印刷墨水盒的連接處，用于控制所述進氣管中壓力氣體的通斷。

可選的，所述基底承載機構進一步包括基底承載平臺和三維傳動部件，其中：

所述基底承載平臺，用于承載所述電子器件基底；

所述三維傳動部件，用于產生動力促使所述基底承載平臺進行上下、前后和左右的三維運動。