一种适用于柔性电子曲面共形转移的多插针转印头制造技术

本发明专利技术属于物料输送转移相关设备领域，并公开了一种适用于柔性电子曲面共形转移的多插针转印头，其包括安装柱、整体设置于该安装柱上的被动变形模块、电磁制动模块和弹性薄膜套模块，以及配套设置的辅助变形模块，其中辅助变形模块用于输出与目标曲面相对应的所需曲面形状，该被动变形模块通过多个插针的上下移动带动弹性薄膜套形成与其呼应的共形曲面，并带动吸附在弹性薄膜套上的柔性电子薄膜执行转印过程。通过本发明专利技术，能够以高效率、高精度解决柔性薄膜不易贴合目标曲面上的技术问题，并尤其适用于对大面积、不规格曲面的柔性电子薄膜执行从平面基板拾取、转印到目标曲面的整个工艺过程。

Multi pin transfer head suitable for conformal transfer of flexible electronic surface

The invention belongs to the field of material conveying transfer related equipment, and discloses a suitable flexible electronic surface conformal multi pin head transfer transfer, which comprises a mounting column, whole set on the mounting column on passive deformation module, electromagnetic brake module and elastic film set module, and auxiliary setting deformation module, wherein the auxiliary module is used for the surface deformation shape of output and the target surface corresponding to the movement of the passive deformation module through a plurality of pins on the drive sleeve elastic film forming a conformal surface and its echo, and drives the flexible electronic film adsorbed on the elastic film sleeve on the implementation of the transfer process. According to the invention, with high efficiency and high precision to solve the technical problem of flexible film is not easy to fit the target surface, and is especially suitable for flexible electronic film on large area, no specification of the whole process is performed from the surface plane substrate pickup, transfer to the target surface.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于柔性电子曲面共形转移的多插针转印头
本专利技术属于物料输送转移相关设备领域，更具体地，涉及一种适用于柔性电子曲面共形转移的多插针转印头。
技术介绍
柔性曲面电子具有大面积、可变形、轻质和非平面等特点，具有平面硅基微电子/传感器无可比拟的优势，因而在航空航天、信息通信和健康医疗等领域已显示出巨大发展空间和应用前景。然而，在将譬如飞行器智能蒙皮之类的柔性曲面电子进行转移时，往往需要在大面积任意曲面衬底上制造或安装传感阵列、驱动阵列与薄膜晶体管阵列，然后通过大规模引线将器件阵列进行互连，构建分布式传感网络，在此情况下，将平面基板上制备的电子器件通过共形转印方式贴合到目标曲面，是智能蒙皮技术的一个技术难点所在。现有的曲面贴合手段常见的有滚轮式贴合和模具式贴合等。对于滚轮式贴合方式而言，其作为一种被动变形方案，其所用的胶辊多为圆柱状，可以贴合平面或者由直线段扫略而成的简单曲面，有些方案中为胶辊增加几个额外的自由度，但仍然很难达到贴合大面积任意曲面的要求，而且被动变形方案更容易损坏待贴柔性膜；对于模具式贴合方案而言，其以模具的方式进行贴合，当上、下模具压合时可将曲形玻璃基板和挠性基板贴合在一起，其往往仅适用于特定形状的小型曲面，且存在不易剥离的问题。相应地，本领域亟需对此提出更为完善的解决方案，以便符合柔性电子曲面转移日益增长的更高质量要求，尤其是满足大面积、高效率的工艺需求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种适用于柔性电子曲面共形转移的多插针转印头，其中通过对该转印头的整体构造组成及布局进行重新设计，并对其关键部件如被动变形模块、电磁制动模块、薄膜套模块和辅助变形模块等的具体结构，以及其与待转移柔性电子薄膜之间的相互安装设置方式作出进一步的改进，相应能够以高效率、高精度解决柔性薄膜不易贴合目标曲面上的技术问题，并尤其适用于对带有电子器件且具备一定可延展结构的柔性薄膜执行从平面基板拾取、转印到目标曲面的整个工艺过程。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种适用于柔性电子曲面共形转移的多插针转印头，该多插针转印头包括安装柱、整体设置于该安装柱上的被动变形模块、电磁制动模块和弹性薄膜套模块，以及配套设置的辅助变形模块，其特征在于：所述被动变形模块包括插针单元和回弹单元，其中该插针单元由呈阵列排布的多个铁磁性插针共同组成，它们经由安装孔贯穿所述安装柱而设置且与此安装柱之间构成移动副，由此用于相对于所述安装柱执行上下移动；所述回弹单元由呈阵列排布的多个压簧共同组成，它们对应于所述插针而设置在各插针上端与所述安装柱上表面之间，由此提供各插针执行移动后恢复初始位置的驱动；所述电磁制动模块安装在所述安装柱的左右两侧，并用于在通电后产生磁场对处于磁场区域内的各插针执行磁化，由此将各插针相对于所述安装孔的内壁予以压紧；所述弹性薄膜套安装在所述安装柱的下部，并将各个所述插针的下端全部予以包裹且随着插针的上下移动发生弹性变形，进而形成一个共形曲面来带动其整体吸附的柔性电子薄膜发生相应变形，以便与目标曲面相贴合；此外，所述辅助变形模块设置位于所述被动变形模块的上部，并用于输出与目标曲面相对应的所需曲面形状，该辅助变形模块用于与所述插针单元的各个插针相接触，由此推动这些插针执行上下移动，进而带动所述弹性薄膜套柔性电子薄膜发生相应变形。通过以上构思，首先辅助变形装置可起到过渡作用，在将柔性电子薄膜贴合到目标曲面之前，主动完成薄膜的变形过程，由此减少贴合操作对薄膜的损伤；接着，通过多插针的密集点控制共形曲面的形状，能够保证插针与辅助变形装置和弹性薄膜套均为点接触，确保所形成的共形曲面的精度，并对辅助变形装置和柔性薄膜套起一定的保护作用；最后，插针下端作为曲面的控制点，弹性薄膜套可将这些点连接成面，由此便于操控、灵活方便及高精度地形成共形曲面，并带动其吸附的柔性电子薄膜发生相应变形，以便与目标曲面贴合，且弹性薄膜套在变形之后易于恢复，多次变形时不易失效。作为进一步优选地，所述辅助变形模块优选被设计为曲面实物的形式，该曲面实物以目标曲面为模具进行制造，并呈现为整块的曲面结构、或者多块分割后再组合的曲面结构。作为进一步优选地，所述辅助变形模块优选为位移驱动器，该位移驱动器根据预先测量的目标曲面数据，对各个所述插针逐次进行推动且使其下端点分布在与目标曲面共形的一个曲面上，直至推动所有所述插针到达相应位置为止。作为进一步优选地，所述辅助变形模块优选呈现为与所述被动变形模块类似的结构，并包括辅助插针单元、辅助位移执行器和辅助回弹单元，其中该辅助插针单元由呈阵列排布的多个铁磁性辅助插针共同组成，它们经由安装孔贯穿同一辅助安装柱而设置且与此辅助安装柱之间构成移动副，由此在所述辅助位移执行器的驱动下相对于此辅助安装柱执行上下移动，进而输出与目标曲面相对应的所需曲面形状；该辅助回弹单元由呈阵列排布的多个压簧共同组成，它们对应于所述辅助插针而设置在各辅助插针上端与所述辅助安装柱上表面之间，由此提供各辅助插针执行移动后恢复初始位置的驱动。作为进一步优选地，所述插针的数量优选为49个，并且各个插针的形状优选为圆柱体，其直径为4mm。各个所述插针的上、下端均优选安装有球形塑料头。作为进一步优选地，所述柔性薄膜套一面与球形塑料头粘接，有较强的延展性和疲劳强度，优选地可以使用橡胶薄膜套，柔性薄膜套装有电极，接通高压电源时用于实现对目标薄膜的静电吸附。作为进一步优选地，上述多插针转印头用于转移柔性电子薄膜的流程如下：①初始时，所述电磁制动模块断电，所述插针在自重和所述回弹单元弹力的共同作用下平衡，处于平齐状态，此时所述弹性薄膜套为平面状态；②所述弹性薄膜套与平面基板上的柔性电子薄膜相接触，并对此弹性薄膜套电极通电，完成吸附过程；③所述弹性薄膜套离开平面基板，移动到所述辅助变形模块处，各个所述插针的上端与此辅助变形模块相接触，插针在其压迫下移动，带动所述弹性薄膜套变形来形成共形曲面，其吸附的柔性电子薄膜也发生相应的变形，完成变形过程；④主动变形完成后，所述电磁制动模块通电，其与所述插针间的作用力使这些插针压紧在所述安装孔的内壁，插针再次受力平衡，保持位置固定；⑤所述被动变形模块离开所述辅助变形装置，移动到目标曲面处，所述弹性薄膜套电极断电，完成柔性电子薄膜的贴合过程；⑥所述被动变形模块离开目标曲面，所述电磁制动模块断电，所述插针及柔性薄膜套回到初始平齐状态。作为进一步优选地，上述多插针转印头优选采用插值法来构建所述共形曲面，并将各个所述插针的下端点作为特征点来控制该共形曲面的形状。总体而言，按照本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1、通过对该多插针转印头的整体构造组成及布局进行重新设计，可充分利用多插针的密集点控制共形曲面的形状，由此不仅可保证插针与辅助变形装置和弹性薄膜套均为点接触来确保所形成的共形曲面的精度，而且还可同时利用弹性薄膜套可将这些接触点连接成面，从而便于操控、灵活方便及高精度地形成共形曲面来执行整体转印过程，并尤其适应于大面积、高效率的工艺操作要求；2、本专利技术还对一些关键部件尤其如被动变形模块、辅助变形模块的一些具体结构和安装设置方式做出改进，相应能够在方便地执行柔性薄膜至目标曲面的整个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于柔性电子曲面共形转移的多插针转印头，该多插针转印头包括安装柱(100)、整体设置于该安装柱(100)上的被动变形模块(200)、电磁制动模块(300)和弹性薄膜套模块(400)，以及配套设置的辅助变形模块(204)，其特征在于：所述被动变形模块(200)包括插针单元(202)和回弹单元(201)，其中该插针单元(202)由呈阵列排布的多个铁磁性插针共同组成，它们经由安装孔贯穿所述安装柱(100)而设置且与此安装柱之间构成移动副，由此用于相对于所述安装柱执行上下移动；所述回弹单元(201)由呈阵列排布的多个压簧共同组成，它们对应于所述插针而设置在各插针上端与所述安装柱上表面之间，由此提供各插针执行移动后恢复初始位置的驱动；所述电磁制动模块(300)安装在所述安装柱(100)的左右两侧，并用于在通电后产生磁场对处于磁场区域内的各插针执行磁化，由此将各插针相对于所述安装孔的内壁予以压紧；所述弹性薄膜套(400)安装在所述安装柱(100)的下部，并将各个所述插针的下端全部予以包裹且随着插针的上下移动发生弹性变形，进而形成一个共形曲面来带动其整体吸附的柔性电子薄膜发生相应变形，以便与目标曲面相贴合；此外，所述辅助变形模块(204)设置位于所述被动变形模块(200)的上部，并用于输出与目标曲面相对应的所需曲面形状，该辅助变形模块(204)用于与所述插针单元的各个插针相接触，由此推动这些插针执行上下移动，进而带动所述弹性薄膜套(400)及柔性电子薄膜发生相应变形。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于柔性电子曲面共形转移的多插针转印头，该多插针转印头包括安装柱(100)、整体设置于该安装柱(100)上的被动变形模块(200)、电磁制动模块(300)和弹性薄膜套模块(400)，以及配套设置的辅助变形模块(204)，其特征在于：所述被动变形模块(200)包括插针单元(202)和回弹单元(201)，其中该插针单元(202)由呈阵列排布的多个铁磁性插针共同组成，它们经由安装孔贯穿所述安装柱(100)而设置且与此安装柱之间构成移动副，由此用于相对于所述安装柱执行上下移动；所述回弹单元(201)由呈阵列排布的多个压簧共同组成，它们对应于所述插针而设置在各插针上端与所述安装柱上表面之间，由此提供各插针执行移动后恢复初始位置的驱动；所述电磁制动模块(300)安装在所述安装柱(100)的左右两侧，并用于在通电后产生磁场对处于磁场区域内的各插针执行磁化，由此将各插针相对于所述安装孔的内壁予以压紧；所述弹性薄膜套(400)安装在所述安装柱(100)的下部，并将各个所述插针的下端全部予以包裹且随着插针的上下移动发生弹性变形，进而形成一个共形曲面来带动其整体吸附的柔性电子薄膜发生相应变形，以便与目标曲面相贴合；此外，所述辅助变形模块(204)设置位于所述被动变形模块(200)的上部，并用于输出与目标曲面相对应的所需曲面形状，该辅助变形模块(204)用于与所述插针单元的各个插针相接触，由此推动这些插针执行上下移动，进而带动所述弹性薄膜套(400)及柔性电子薄膜发生相应变形。2.如权利要求1所述的一种适用于柔性电子曲面共形转移的多插针转印头，其特征在于，所述辅助变形模块(204)优选被设计为曲面实物的形式，该曲面实物以目标曲面为模具进行制造，并呈现为整块的曲面结构、或者多块分割后再组合的曲面结构。3.如权利要求1所述的一种适用于柔性电子曲面共形转移的多插针转印头，其特征在于，所述辅助变形模块(204)优选为位移驱动器，该位移驱动器根据预先测量的目标曲面数据，对各个所述插针逐次进行推动且使其下端点分布在与目标曲面共形的一个曲面上，直至推动所有所述插针到达相应位置为止。4.如权利要求1所述的一种适用于柔性电子曲面共形转移的多插针转印头，其特征在于，所述辅助变形模块(204)优选呈现为与所述被动变形模块类似的结构，并包括辅助插针单元、辅助位移执行器和辅助回弹单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建魁，刘强强，黄永安，杨思慧，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42