[发明专利]一种复杂曲面电子系统的共形制造设备及方法

摘要

本发明属于电子制造技术相关领域，更具体地，涉及一种复杂曲面电子系统的共形制造设备，该系统包括支撑台，以及各自安装在该支撑台上且彼此独立可控的六自由度球形电机联动平台、三维测量模块、激光剥离模块、曲面转印模块和共形喷印模块，同时对这些关键组件的具体结构及设置工作方式进行了改进设计。本发明还公开了相应的制造方法。通过本发明，将能够复杂曲面电子系统共形制造过程中所需要的多个工艺流程高效集成于一体化设备中，实现任意面积的刚性/柔性曲面电子系统的共形混合制造，同时还具备高精度、高效率、自动化程度高等优点，显著拓宽了曲面电子制造工艺的应用范围。

主权项

1.一种复杂曲面电子系统的共形制造设备，该共形制造设备同时适用于刚性或者柔性的曲面电子器件的混合制造，并包括支撑台(100)，以及各自安装在该支撑台上且彼此独立可控的球形电机联动平台(200)、三维测量模块(300)、激光剥离模块(400)、曲面转印模块(500)和共形喷印模块(600)，其特征在于：所述球形电机联动平台(200)包括联动平台平面运动部分(210)和球形电机部分(220)，其中该联动平台平面运动部分(210)直接设置于所述支撑台上，且具备可沿着X轴方向运动的X向运动轴(211)和可沿着Y轴方向运动的Y向运动轴(212)；该球形电机部分(220)继续设置在所述联动平台平面运动部分(210)上且随其一同运动，此外它的上面还粘附有刚性曲面基板或承载柔性曲面基板的曲面衬底，并带动该曲面基板或衬底在空间内旋转至所需的任意姿态；所述三维测量模块(300)包括测量传感器支撑架(310)、测量模块平面运动部分(320)、三维激光测量传感器(330)和测量光源(340)，其中该测量传感器支撑架(310)直接设置于所述支撑台上；该测量模块平面运动部分(320)安装在所述测量传感器支撑架上，且具备可沿着Y轴方向运动的Y向测量运动轴(321)和可沿着Z轴方向运动的Z向测量运动轴(322)；此外，该三维激光测量传感器(330)继续安装在所述测量模块平面运动部分(320)上且随其一同运动至所需位置，并在所述测量光源(340)的配合下用于对粘附在所述球形电机部分(220)上的曲面基板或曲面衬底执行点云采集，然后生成点云模块与对应的设计模型进行匹配计算；所述激光剥离模块(400)包括激光器(410)、剥离模块平面运动部分(420)、剥离支撑夹具(470)和剥离观测相机(450)，其中该激光器(410)布置在所述支撑台(100)的下方，并用于通过配套的光路部分(440)来发射激光辐射，由此将光刻在透明硬质平面基板上的电子器件从平面基板予以剥离；该剥离模块平面运动部分(420)布置在所述激光器(410)的上方，且具备可沿着X轴方向运动的X向剥离运动轴(421)和可沿着Y轴方向运动的Y向剥离运动轴(422)；该剥离支撑夹具(470)继续安装在所述剥离模块平面运动部分(420)且随其一同运动至所需位置，并用于固定夹持住上述光刻在平面基板上的电子器件以便执行激光剥离操作；此外，该剥离观测相机(450)设置在所述剥离模块平面运动部分(420)附近，并在剥离光源(453)的配合下用于对该剥离模块平面运动部分(420)的位置信息予以采集；所述曲面转印模块(500)包括转印头支撑架(510)、转印模块平面运动部分(520)、曲面转印头(530)和转印定位相机(540)，其中该转印头支撑架(510)直接设置于所述支撑台上；该转印模块平面运动部分(520)安装在所述转印头支撑架上，且具备可沿着X轴方向运动的X向转印运动轴(521)和可沿着Z轴方向运动的Z向转印运动轴(522)；此外，该曲面转印头(530)继续安装在所述转印模块平面运动部分上且随其一同运动至所需位置，然后用于将经由所述激光剥离模块(400)执行剥离操作后的电子器件转印至所述曲面基板上；此外，该转印定位相机(540)在转印光源(543)的配合下用于对所述转印模块平面运动部分(520)的位置信息予以采集；所述共形喷印模块(600)包括喷头支撑架(610)、喷印模块平面运动部分(620)、喷头部分(630)、喷印观测相机(640)和墨滴观测相机组件(650)，其中该喷头支撑架(610)沿着Z轴方向设置于所述支撑台上；该喷印模块平面运动部分(620)安装在所述喷头支撑架上，且具备可沿着X轴方向运动的X向喷印运动轴(621)和可沿着Z轴方向运动的Z向喷印运动轴(622)；该喷头部分(630)继续安装在所述喷头模块平面运动部分上且随其一同运动至所需位置，然后用于对经由所述曲面转印模块(500)执行转印操作后的所述曲面基板表面继续喷印浆料，由此实现导电互连结构的制造；此外，该喷印观测相机(640)在喷印光源(643)的配合下用于对所述曲面基板上的喷印轨迹和效果予以采集，该墨滴观测相机组件(650)则在墨滴观测光源(653)的配合下用于对所述喷头部分所喷出的墨滴状态予以采集。