本发明专利技术属于机械自动化、先进材料创制与新兴电子技术领域，涉及一种柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置，包括第一操作平台、第二操作平台和第三操作平台；第一操作平台上设有原料放置区和第一物料转移装置；第二操作平台设有第二物料转移装置、原料输入装置、电子墨水反应装置、存储装置；第三操作平台上设有第三物料转移装置、电子墨水打印机、机械手臂器件全自动高通量制备装置。本发明专利技术实现高通量制备柔性与印刷电子功能墨水，实现墨水印刷的高精度控制；实现器件3D空间的智能装配，建立高性能高精度跨尺度制造方法，为柔性与印刷电子从“墨水样品制备”到“器件批量制造”提供装置，打通柔性电子产品生产全流程的自动化及数字化。自动化及数字化。自动化及数字化。
【技术实现步骤摘要】
柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置
[0001]本专利技术属于机械自动化、先进材料创制与新兴电子
，涉及一种柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置。
技术介绍
[0002]印制电路板(PCB)作为集成电路的载体是不可或缺的部分，然而其流程复杂且会产生大量的污染。柔性与印刷电子(Flexible and Printed Electronics)技术是一种全新的，打破了传统制造工艺流程的集成电路制备技术。
[0003]柔性与印刷电子可概括为是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术，以其独特的柔性/延展性以及高效、低成本制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景，如柔性与印刷电子显示器、有机发光二极管OLED、印刷RFID、薄膜太阳能电池板、电子用表面粘贴(Skin Patches)等。与传统IC技术一样，制造工艺和装备也是柔性与印刷电子技术发展的主要驱动力。柔性与印刷电子制造技术水平指标包括芯片特征尺寸和基板面积大小，其关键是如何在更大幅面的基板上以更低的成本制造出特征尺寸更小的柔性与印刷电子器件。
[0004]目前尚无柔性与印刷电子全自动高通量制备装备的解决方案。
技术实现思路
[0005]本专利技术提出一种柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置，可以快速筛选以碳纳米管、石墨烯、黑磷、纳米金、纳米银等具备良好电学性能的材料和氧化锌等半导体氧化物为核心的墨水配方，结合拟开发的自动化印刷系统将电路打印在各种基材上。本装置可以大幅缩短柔性与印刷电子核心墨水及器件研发周期，降低其应用难度与实施成本，填补我国在柔性与印刷电子关键
的空白，推动电子信息产业高质量发展。
[0006]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置，其特殊之处在于，
[0007]包括第一操作平台、第二操作平台和第三操作平台；
[0008]所述第一操作平台上设有原料放置区和第一物料转移装置；
[0009]所述第二操作平台设有第二物料转移装置、原料输入装置、电子墨水反应装置、存储装置；
[0010]第三操作平台上设有第三物料转移装置、打印机。
[0011]进一步地，上述原料放置区内放置多个原料盒，原料盒用于存放制作电子墨水的原料。
[0012]本专利技术中，第一物料转移装置将原料盒从第一操作平台转移至第二操作平台，第二物料转移装置用于按照组分、比例提取各种原料，并将原料放入原料输入装置，原料输入装置将原料传输至电子墨水反应装置内，电子墨水反应装置内反应后制成电子墨水后，将电子墨水输入至存储装置内进行存储，打印机利用电子墨水实现柔性与印刷电子器件的打
印功能。
[0013]进一步地，上述原料输入装置包括多个注入管，每个注入管底部通过管路与电子墨水反应装置的相连。
[0014]进一步地，上述电子墨水反应装置包括反应炉、二氧化碳气瓶；
[0015]反应炉包括密闭容腔，密闭容腔上设有进口和出口，反应炉内设有加热装置，密闭容腔的进口通过第一安全阀与注入管连通，二氧化碳气瓶的出口通过第二安全阀与密闭容腔的进口连通，在第二安全阀与密闭容腔的进口之间设有支路，该支路通过第三安全阀与密闭容腔的出口连通，密闭容腔的出口还通过第四安全阀与存储装置的进口连通。
[0016]密闭容腔内形成封闭系统，通入二氧化碳增加内部压力，加热装置对其温度进行控制，将密闭容腔内原料经高温高压超临界反应形成纳米电子墨水。
[0017]进一步地，上述反应炉还设有压力监测装置和温度监测装置。
[0018]进一步地，上述存储装置为U型容器，U型容器的两端分别为电子墨水进口和电子墨水出口，电子墨水出口通过管路与打印机相连。反应炉制备的电子墨水在其内部的压力推动下喷入U型容器电子墨水进口，使U型容器底部的电子墨水出现晃动，防止电子墨水产生分层或沉淀，使其处于稳定状态。
[0019]进一步地，上述存储装置底部设有振动马达，振动马达对存储装置进行振动，防止电子墨水产生分层或沉淀，使其处于稳定状态。
[0020]进一步地，所述第二物料转移装置包括三轴机构以及设置在三轴机构上的物料提取装置，所述物料提取装置用于将第二操作区内的物料进行提取和转移；
[0021]三轴机构包括x方向运动机构、y方向运动机构和z方向运动机构，z方向运动机构包括固定板，物料提取装置设置在固定板上。
[0022]进一步地，物料提取装置的数量至少有两个，物料提取装置包括移动杆、移动气缸和移液枪，所述移动杆和移动气缸固定在固定板上，移动气缸带动移动杆上下运动，移液枪设置在移动杆的末端。
[0023]进一步地，上述移液枪分别通过其对应的微量泵连接。
[0024]进一步地，上述第一物料转移装置、第三物料转移装置均为SCARA机器人。
[0025]进一步地，上述第二操作平台还包括监测装置，监测装置设置在存储装置的下部，监测装置包括相机。
[0026]进一步地，还包括照明装置，照明装置设置在存储装置的上部。
[0027]进一步地，上述第三操作平台上设有蚀刻机、打孔机、贴片机和回流焊机，第三物料转移装置将打印好的柔性与印刷电子器件逐步转移至蚀刻机、打孔机、贴片机和回流焊机，最终实现柔性与印刷电子器件的制备。
[0028]进一步地，还包括上位机，所述上位机控制第一物料转移装置、第二物料转移装置、第三物料转移装置、打印机进行动作；上位机与监测装置连接，用于获取监测装置采集的图像信息；上位机获取电子墨水反应装置上压力监测装置和温度监测装置的压力和温度数据。
[0029]本专利技术的优点：
[0030]本专利技术柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置，实现高通量制备柔性与印刷电子功能墨水，实现墨水印刷的高精度控制；实现3D空间的智能装配，建立高性能高
精度跨尺度制造方法，服务开发以柔性与印刷电子为主体的智能标签、柔性显示器、可穿戴柔性电子等功能集成器件制备，为柔性与印刷电子从“墨水样品制备”到“器件批量制造”提供装置，打通柔性电子产品生产全流程的自动化及数字化。
附图说明
[0031]图1为本专利技术柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置的整体结构示意图；
[0032]图2为图1的后视图；
[0033]图3为图1的俯视图；
[0034]图4为本专利技术中反应炉和存储装置连接示意图；
[0035]图5为原料输入装置、电子墨水反应装置、存储装置的连接示意图；
[0036]图6为图1中物料提取装置结构图。
[0037]其中：1、第一操作平台，11、原料放置区，12、第一物料转移装置，13、原料盒，
[0038]2、第二操作平台，21、第二物料转移装置，211、移动杆，212、移动气缸，213、移液枪；
[0039]22、原料输入装置，23、电子墨水反应装置，24、存储装置，241、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置，其特征在于：包括第一操作平台(1)、第二操作平台(2)和第三操作平台(3)；所述第一操作平台(1)上设有原料放置区(11)和第一物料转移装置(12)；所述第二操作平台(2)设有第二物料转移装置(21)、原料输入装置(22)、电子墨水反应装置(23)、存储装置(24)；第三操作平台(3)上设有第三物料转移装置(31)、打印机(32)；第一物料转移装置(12)将原料放置区(11)内的原料从第一操作平台(1)转移至第二操作平台(2)，第二物料转移装置(21)用于按照组分、比例提取各种原料，并将原料放入原料输入装置(22)，原料输入装置(22)将原料传输至电子墨水反应装置(23)内，电子墨水反应装置(23)内反应后制成电子墨水后，将电子墨水输入至存储装置(24)内进行存储，打印机(32)利用电子墨水实现柔性与印刷电子器件的打印功能。2.根据权利要求1所述的一种柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置，其特征在于：所述原料放置区(11)内放置多个原料盒(13)，原料盒(13)用于存放制作电子墨水的原料。3.根据权利要求2所述的一种柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置，其特征在于：所述原料输入装置(22)包括多个注入管(25)，每个注入管(25)底部通过管路与电子墨水反应装置(23)的相连。4.根据权利要求3所述的一种柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置，其特征在于：所述电子墨水反应装置(23)包括反应炉(26)、二氧化碳气瓶(27)；反应炉(26)包括密闭容腔(261)，密闭容腔(261)上设有进口和出口，反应炉(26)内设有加热装置(262)，密闭容腔的进口(266)通过第一安全阀(263)与注入管(25)连通，二氧化碳气瓶(27)的出口通过第二安全阀(264)与密闭容腔的进口(266)连通，在第二安全阀(264)与密闭容腔的进口(266)之间设有支路，该支路通过第三安全阀(265)与密闭容腔的出口(267)连通，密闭容腔的出口(267)还通过第四安全阀(268)与存储装置(24)的进口连通。5.根据权利要求4所述的一种柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置，其特征在于：所述反应炉(26)还设有压力监测装置(269)和温度监测装置(260)。6.根据权利要求5所述的一种柔性与印刷电子墨水和器件全自动高通量制备装置，其特征在于：所述存储装置(24)为U型容器，U型容器的两端分别为电子墨水进口(241)和电子墨水出口(242)，电子墨水...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵海涛，喻学锋，康翼鸿，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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