[發(fā)明專利]采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)的電流體動力學(xué)納米流體打印方法與裝置

有效

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• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN105346250B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 左春檉;黃風(fēng)立;張禮兵;張輝;邢博;鹿業(yè)波
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興學(xué)院
• 主分類號: B41J2/01
• 分類號: B41J2/01;B41J3/407
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 沈志良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電流體動力驅(qū)動打印以及柔性電子制造的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

柔性電子又稱為打印電子，是將有機(jī)/無機(jī)電子器件沉積在柔性基板上形成電路的技術(shù)。柔性電子性能與傳統(tǒng)微電子相當(dāng)，且具有便攜、輕質(zhì)，能伸展彎曲，且易于大面積打印等特點，在柔性顯示器、薄膜太陽能電池、大面積傳感器等多個領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

柔性電子制造過程通常包括：材料制備、沉積、圖案化以及封裝等步驟，其中活性材料與圖案化技術(shù)突破，是柔性電子制造技術(shù)取得長足發(fā)展的關(guān)鍵。其中采用打印工藝能滿足柔性電子低成本、低溫、大面積、批量化工藝、非接觸式、可實時調(diào)整、三維結(jié)構(gòu)化等要求。采用溶劑溶解打印材料，打印后將溶劑蒸發(fā)，使柔性電子加工過程一直處于低溫狀態(tài)，從而保證打印材料的活性。將打印材料配置成納米溶液，如納米銀、納米銅等溶液，能直接制備銀導(dǎo)線、銅導(dǎo)線等導(dǎo)電圖案，具有著廣泛的使用前景。

當(dāng)前傳統(tǒng)打印的驅(qū)動方式有熱泡法、壓電法、熱屈曲法和聲激勵法等方法，均是采用傳統(tǒng)“推”的方式。電流體動力學(xué)采用電場驅(qū)動以“拉”方式從液錐頂端產(chǎn)生極細(xì)的射流，可實現(xiàn)亞微米分辨率的打印，非常適合于復(fù)雜和高精度圖案化的打印。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠適應(yīng)于納米溶液高精度圖案化打印的裝置及工藝，并能推廣應(yīng)用于非平面基體的打印。

本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有納米溶液打印的運動驅(qū)動多是采用X、Y、Z軸直線運動的方式，相應(yīng)設(shè)備實現(xiàn)成本高的問題，設(shè)計了一套采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)及電流體動力驅(qū)動的打印工藝與裝置。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)的電流體動力學(xué)納米流體打印方法包括：該方法包括：將納米溶質(zhì)和溶劑配比成具有一定流動性的導(dǎo)電溶液，加注到納米溶液容器，納米流體導(dǎo)管一段連接納米溶液容器，另一端連接打印針頭，把納米溶液容器安裝到瓶塞上，并把打印針頭安裝到打印頭支撐盤上，打開壓縮空氣控制器調(diào)整到合適氣壓，調(diào)整打印針頭到打印基板達(dá)到合適的距離，打開高壓直流電源并設(shè)置電壓參數(shù)，設(shè)置合適的脈沖電壓參數(shù)，根據(jù)打印基板位置調(diào)整好打印針頭的起始位置，打開脈沖電源，控制模塊驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)帶動打印頭支撐盤，打印頭支撐盤帶動打印針頭運動，在壓縮空氣和高壓直流電流驅(qū)動下納米溶液容器的納米溶液進(jìn)入納米流體導(dǎo)管到達(dá)打印針頭頂端，打印針頭運動過程中在脈沖電壓驅(qū)動下打印針頭滴出納米溶液，打印出相應(yīng)圖形。

本發(fā)明所述的采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)的納米流體打印裝置，包括打印頭組件和打印基板，所述的納米流體打印裝置還包括并聯(lián)機(jī)構(gòu)、納米溶液容器、打印監(jiān)控組件、LED頻閃和高壓電源；

所述的打印頭組件包括打印頭支撐板、打印針頭，打印針頭設(shè)于打印頭支撐盤上，所述的打印監(jiān)控組件和LED頻閃也設(shè)于打印頭支撐盤上；

所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括運動機(jī)構(gòu)和基座，所述的運動機(jī)構(gòu)設(shè)于基座上，所述的運動機(jī)構(gòu)前端與打印頭支撐板連接；所述的納米溶液容器也設(shè)于基座上；

所述的納米溶液容器和打印機(jī)頭之間通過納米流體管道連接，納米流體管道連接于納米溶液容器的側(cè)面；

所述的納米溶液容器上設(shè)有接入壓縮空氣管道，所述的壓縮空氣管道與壓縮空氣控制器連接，壓縮空氣控制器用于控制壓縮空氣的輸出，所述的壓縮空氣管道穿過納米溶液容器的瓶塞伸入到容器內(nèi)，使壓縮空氣注入，并從容器側(cè)面連接的的納米流體管道壓出納米溶液，壓縮空氣控制器用于控制使用哪一個容器中的納米流體進(jìn)行打印。

所述的運動機(jī)構(gòu)三套，所述的三套運動機(jī)構(gòu)呈120°均布分布，每套運動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、支鏈、前轉(zhuǎn)動副、后轉(zhuǎn)動副、曲柄、同步帶、同步帶輪，支鏈的前端設(shè)有前轉(zhuǎn)動副，前轉(zhuǎn)動副與打印頭支撐盤一個邊側(cè)連接，在支鏈的后端設(shè)有后轉(zhuǎn)動副，后轉(zhuǎn)動副與曲柄連接，所述的電機(jī)通過同步帶及同步帶輪與曲柄連接，電機(jī)通過同步帶驅(qū)動曲柄旋轉(zhuǎn)，打印頭支撐盤為平面移動。

所述的納米溶液容器有三組，分別安裝在基座上。

打印監(jiān)控組件包括攝像頭、微調(diào)螺母、視頻支撐盤，所述的視頻支撐盤安裝于打印頭支撐盤上，所述的攝像頭、微調(diào)螺母安裝于視頻支撐盤上，所述的微調(diào)螺母安裝于視頻支撐盤的里側(cè)；通過微調(diào)螺母的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)在合適位置對打印過程進(jìn)行監(jiān)控；打印監(jiān)控組件和打印針頭在打印過程中同時運動，并保持恒定的距離與速度。

所述的打印基板固定在機(jī)架上，打印基板上部分的開孔用于安裝加熱元件，下部分的開口用于通冷卻介質(zhì)，以實現(xiàn)打印基板的快速加熱與冷卻，適用于特殊納米流體的打印要求。