[发明专利]一种柔性电子制备、转移与封装系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于柔性器件制造领域，更具体地，涉及一种柔性电子制备、转移与封装系统及方法。

背景技术

柔性电子，又称之为打印电子或有机电子，是将有机/无机电子器件沉积在柔性基板上形成电路的技术。由于柔性电子性能与传统微电子相当，且具有便携性、透明、轻质、伸展/弯曲，以及易于快速大面积打印等特点，产生了许多新的应用，如柔性显示器、薄膜太阳能电池、大面积传感器和驱动器等。柔性电子制造过程通常包括材料制备、沉积、图案化和封装，柔性电子制造主要关注生产成本、生产效率、可实现的特征尺寸，以及有机材料的相容性等因素。近年来，由于活性材料及其图案化技术的突破，柔性电子制造技术得到了进一步的发展。

目前，对柔性电子器件制造的工艺及系统的研究越来越多，但是目前的制造系统，有些还需要人工操作，其自动化水平不高；部分采用了全自动的制备系统，但其每个模块相对独立，由此导致整个系统体积庞大；除此之外，由于柔性电子很薄很软，对于柔性电子的转移和存藏都需要比较复杂的方法实现。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种柔性电子制备、转移与封装系统及方法，其采用基板在XY平面内移动，喷嘴或打印头在Z轴方向移动的形式，实现了在一个模块内完成柔性电子的制备，缩小了系统的体积；并将制造与封装集成在一个系统中，制备好的柔性电子直接被封装在产品中，减少了中间环节，节约了空间，提高了生产效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种柔性电子制备、转移与封装系统，其特征在于，该系统包括基板转移模块、柔性电子制备模块、激光剥离模块以及封装与装卸模块，其中：

所述基板转移模块用于拾取基板并放置到柔性电子制备模块上，然后将制备好的柔性电子连同基板一起从柔性电子制备模块转移到激光剥离模块，最后从激光剥离模块上取回被剥离的基板；

所述柔性电子制备模块用于在基板上完成整个柔性电子的制备；

所述激光剥离模块用于将制备好的柔性电子与基板分离；

所述封装与装卸模块用于将需要封装的产品安放于封装模块上，并将从基板上剥离的柔性电子封装在产品上，最后将封装好的产品取下。

作为进一步优选的，所述基板转移模块包括转移机械手、料仓和废料仓，所述转移机械手用于拾取和转移基板，其具有四个自由度，所述料仓和废料仓分别用于存放使用前和使用后的基板。

作为进一步优选的，所述转移机械手的输出端为真空吸盘，通过调节机械手的位置实现真空吸盘朝上或朝下，将基板从柔性电子制备模块转移到激光剥离模块时，为防止吸取过程中损坏柔性电子，采用真空吸盘朝上，从基板下没有制造柔性电子的一侧吸取基板，并且在转移过程中将基板绕Y轴翻转180°，使得转移到激光剥离模块时，基板在上、柔性电子在下，便于被剥离基板的柔性电子直接被吸取以进行封装。

作为进一步优选的，所述柔性电子制备模块包括运动单元、喷雾纺丝单元和3D打印单元，其中：

所述运动单元上安装有制备模块夹具，其用于实现制备模块夹具在XY平面内的运动；

所述喷雾纺丝单元包括喷雾纺丝立柱、喷雾喷嘴、纺丝喷嘴，所述喷雾喷嘴和纺丝喷嘴安装在喷雾纺丝立柱上，并由喷雾纺丝丝杠螺母实现Z向运动；所述喷雾喷嘴与喷雾溶液容器相连，该喷雾溶液容器用于提供制备基底结构的材料溶液，其与夹具之间还设有高压电场，使其喷出高速溶液制作基底；所述纺丝喷嘴与纺丝溶液容器相连，该纺丝溶液容器用于提供电纺丝材料溶液，其与制备模块夹具间还设有高压电场，使其喷出高速溶液制作电路；

3D打印单元包括3D打印立柱和3D打印头，所述3D打印头用于喷出溶液制作绝缘层，其安装在3D打印立柱上，并由3D打印丝杠螺母进行调节，实现Z向运动。

作为进一步优选的，所述喷雾喷嘴与制备模块夹具之间的高压电场由喷雾高压发生器产生，该喷雾高压发生器的一端与喷雾喷嘴相连，另一端与制备模块夹具相连；所述纺丝喷嘴与制备模块夹具之间的高压电场由纺丝高压发生器产生，该纺丝高压发生器一端与纺丝喷嘴相连，另一端与制备模块夹具相连。

作为进一步优选的，所述激光剥离模块包括运动单元和激光剥离单元，其中：

所述运动单元上安装有剥离模块夹具，其用于实现剥离模块夹具在XY平面内的运动；