一種使金屬顆粒帶電的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電子器件制造領(lǐng)域，具體公開了一種使金屬顆粒帶電的裝置，所述裝置包括儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、絕緣單元、電荷產(chǎn)生單元、輔助驅(qū)動(dòng)單元和控制單元，所述儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、絕緣單元、電荷產(chǎn)生單元和輔助驅(qū)動(dòng)單元依次連接，所述控制單元分別控制儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、電荷產(chǎn)生單元和輔助驅(qū)動(dòng)單元。本發(fā)明通過采用高頻震蕩單元將液態(tài)金屬擊碎、分離成各自獨(dú)立的微小顆粒，再利用電荷產(chǎn)生單元使各小顆粒上面均帶有適當(dāng)?shù)耐噪姾?，小顆粒彼此之間會(huì)產(chǎn)生相互排斥現(xiàn)象，從而可以將金屬顆粒均勻、整齊的排列并吸附到欲噴涂或涂抹的材料表面上。
【專利說明】一種使金屬顆粒帶電的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子器件制造領(lǐng)域，尤其涉及一種使金屬顆粒帶電的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電子器件印刷工序通常較為復(fù)雜，易污染環(huán)境，成本高，生產(chǎn)效率低，而且，耗時(shí)、耗材、耗能。
[0003]目前，在電子器件的制造過程中有一種金屬打印技術(shù)，其核心在于通過組分各異的常溫液態(tài)金屬或其合金墨水，在各種基底上自下而上寫出所需要的導(dǎo)體、導(dǎo)線、各種功能電子器件、傳感器和集成電路。該方法在印刷電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)電子、機(jī)電行業(yè)乃至能源等領(lǐng)域已顯示出廣泛的應(yīng)用價(jià)值，這種液態(tài)金屬在各種基底上直接制作電子器件的直寫式印刷技術(shù)，有望重塑集成電路產(chǎn)業(yè)。而液態(tài)金屬作為該合金墨水，其應(yīng)用研究也日趨重要。
[0004]但是,在打印時(shí)，由于液態(tài)金屬的表面張力非常大，對(duì)于不同的材質(zhì)表面，使液態(tài)金屬均勻的涂附在表面上實(shí)屬不易，其分布尺寸等更難進(jìn)行精確的控制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種使金屬顆粒帶電的裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)由于液態(tài)金屬表面張力太大，液滴極易產(chǎn)生團(tuán)塊聚集的問題。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種使金屬顆粒帶電的裝置，所述裝置包括儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、絕緣單元、電荷產(chǎn)生單元、輔助驅(qū)動(dòng)單元和控制單元；所述儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、絕緣單元、電荷產(chǎn)生單元和輔助驅(qū)動(dòng)單元依次連接，所述控制單元分別控制與儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、電荷產(chǎn)生單元和輔助驅(qū)動(dòng)單元。
[0009]優(yōu)選地，所述儲(chǔ)存單元為用于儲(chǔ)存液態(tài)金屬的儲(chǔ)存容器，所述儲(chǔ)存容器設(shè)有一個(gè)開口。
[0010]優(yōu)選地，所述高頻振蕩單元為壓電陶瓷晶體管，所述壓電陶瓷晶體管與儲(chǔ)存容器的開口連接。
[0011]優(yōu)選地，所述高頻振蕩單元的振蕩頻率范圍為2Hz?20MHz。
[0012]優(yōu)選地，所述絕緣單元為絕緣板，所述絕緣板設(shè)有一個(gè)開孔，壓電陶瓷晶體管與所述開孔的一側(cè)連接。
[0013]優(yōu)選地,所述絕緣單元的材質(zhì)為陶瓷或介電系數(shù)大于陶瓷的材質(zhì)。
[0014]優(yōu)選地，所述電荷產(chǎn)生單元為電極，所述電極固定連接在絕緣板的開孔的另一側(cè)。
[0015]優(yōu)選地，所述電極為環(huán)形電極、片狀電極或點(diǎn)狀電極。
[0016]優(yōu)選地，所述電極的材質(zhì)為銅、銀或金。
[0017]優(yōu)選地，所述輔助驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)形式為電場式驅(qū)動(dòng)或機(jī)械式驅(qū)動(dòng)，其位于電荷產(chǎn)生單元處，為金屬顆粒的導(dǎo)出提供驅(qū)動(dòng)力。[0018](三)有益效果
[0019]本發(fā)明的使金屬顆粒帶電的裝置通過采用高頻震蕩單元將液態(tài)金屬擊碎、分離成各自獨(dú)立的微小顆粒，再利用電荷產(chǎn)生單元外加電荷方式，使其各小顆粒上面均帶有適當(dāng)?shù)碾姾桑捎谛☆w粒上帶有同性電荷，彼此之間會(huì)產(chǎn)生相互排斥現(xiàn)象，這些顆粒與顆粒之間將不會(huì)像普通的液態(tài)金屬那樣噴涂或涂抹在材料表面上就會(huì)快速聚集在一起，從而可以將金屬顆粒均勻、整齊的排列并吸附到欲噴涂或涂抹的材料表面上，本發(fā)明的各相關(guān)部件價(jià)格低廉，有利于應(yīng)用及推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的使金屬顆粒帶電的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的使金屬顆粒帶電的裝置與蒙板配合的示意圖
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的使金屬顆粒帶電的裝置的工作流程圖。
[0023]圖中，1:儲(chǔ)存容器；2:壓電陶瓷晶體管；3:絕緣板；4:輔助驅(qū)動(dòng)單元；5:電機(jī)；6:帶電荷金屬顆粒；7:基板；8:蒙板。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0025]實(shí)施例1
[0026]如圖1所示，本實(shí)施例的使金屬顆粒帶電的裝置包括儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、絕緣單元、電荷產(chǎn)生單元、輔助驅(qū)動(dòng)單元和控制單元；儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、絕緣單元、電荷產(chǎn)生單元和輔助驅(qū)動(dòng)單元依次連接。
[0027]儲(chǔ)存單兀為用于儲(chǔ)存液態(tài)金屬的儲(chǔ)存容器1，儲(chǔ)存容器I為一非封閉系統(tǒng)，可適時(shí)向儲(chǔ)存容器I中添加適量的液態(tài)金屬，儲(chǔ)存容器I設(shè)有一個(gè)開口，所述開口可流出適量的液態(tài)金屬至高頻振蕩單元。
[0028]高頻振蕩單元為壓電陶瓷晶體管2，壓電陶瓷晶體管2可產(chǎn)生并調(diào)控適當(dāng)?shù)念l率聲波震蕩頻段，其震蕩頻率范圍可為2Hz?20MHz，壓電陶瓷晶體管2的一端管口與儲(chǔ)存容器I的開口連接在一起；壓電陶瓷晶體管2通過高頻機(jī)械震蕩，將流出儲(chǔ)存容器I流出的液態(tài)金屬擊碎并分離成介于0.2 μ m?50 μ m大小的金屬顆粒。
[0029]絕緣單元為絕緣板3，其材質(zhì)為陶瓷，絕緣板3的中心設(shè)有一個(gè)開孔，壓電陶瓷晶體管2與所述開孔的一側(cè)連接在一起；絕緣板3的作用主要是隔絕電荷產(chǎn)生時(shí)，對(duì)電路系統(tǒng)造成的瞬間破壞。
[0030]電荷產(chǎn)生單元為環(huán)形電極5，其材質(zhì)為銅，電極5固定連接在絕緣板3的開孔的另一側(cè)；電極5接直流電，其可以產(chǎn)生的正、負(fù)電荷，并將電荷附于金屬顆粒上，使各金屬顆粒均帶有同性的電荷。
[0031 ] 輔助驅(qū)動(dòng)單元4為機(jī)械式驅(qū)動(dòng)，其位于電極5處，其通過外接氣流的方式提供配出帶電荷金屬顆粒6的驅(qū)動(dòng)力；輔助驅(qū)動(dòng)單元4可產(chǎn)生并調(diào)控不同驅(qū)動(dòng)力，使得帶電荷金屬顆粒6導(dǎo)出，并均勻分布到基板7的表面上。
[0032]控制單元分別連接儲(chǔ)存容器1、壓電陶瓷晶體管2、電極5和輔助驅(qū)動(dòng)單元4，其主要用以控制流出儲(chǔ)存容器I的液態(tài)金屬量的多少，控制壓電陶瓷晶體管2產(chǎn)生金屬顆粒所需要的震蕩頻率大小，控制電極5使金屬顆粒帶電量的多少，控制輔助驅(qū)動(dòng)單元4使帶電荷金屬顆粒6可以按照所需要的方向噴涂到基板7的表面上。
[0033]本實(shí)施例的使金屬顆粒帶電的裝置可以作為金屬打印裝置，其可以對(duì)紙張、硅片、塑料、金屬、橡膠、布料、建筑材料等基板進(jìn)行金屬打印。
[0034]如圖3所示，本實(shí)施例的使金屬顆粒帶電的裝置的工作過程為:儲(chǔ)存容器I中存有液態(tài)金屬，其下部開口連接壓電陶瓷晶體管2，壓電陶瓷晶體管2接交變電壓信號(hào)可產(chǎn)生高頻機(jī)械震蕩，上部液態(tài)金屬經(jīng)機(jī)械震蕩，從壓電陶瓷晶體管2噴出，此時(shí)形成大量電中性的金屬顆粒，中間須放一層絕緣板3，以保護(hù)該電路不會(huì)被瞬間高壓電荷破壞，經(jīng)電極5，液態(tài)金屬顆粒被附著正電荷，輔助驅(qū)動(dòng)單元4的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)方式為一高速氣流流道，流道底部開有大量微孔，氣體從微孔高速流出并撞擊基板7，其中夾雜大量帶有正電荷的金屬顆粒，由庫倫定律以及范德爾斯力可知，帶有同性電荷的各金屬顆粒之間會(huì)產(chǎn)生相互排斥現(xiàn)象，可均勻的分布在氣流之中，由此保證了噴涂的均勻性。
[0035]本實(shí)施例的使金屬顆粒帶電的裝置中金屬顆粒與金屬顆粒之間將不會(huì)像普通的液態(tài)金屬一樣，一旦噴涂或涂抹在材料表面上就會(huì)快速聚集在一起，它們經(jīng)過輔助驅(qū)動(dòng)的方式，被均勻的噴涂在材料表面上時(shí)，由于一般材料表面皆為電中性物質(zhì)，一旦有帶電顆?？拷?，即可很容易的整齊排列并吸附到欲噴涂或涂抹的材料表面上。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，實(shí)際效果好，裝置的各相關(guān)部件價(jià)格低廉，有利于應(yīng)用及推廣。
[0036]實(shí)施例2
[0037]如圖2所示，本實(shí)施例的使金屬顆粒帶電的裝置包括儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、絕緣單元、電荷產(chǎn)生單元、輔助驅(qū)動(dòng)單元和控制單元；儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、絕緣單元、電荷產(chǎn)生單元和輔助驅(qū)動(dòng)單元依次連接。
[0038]儲(chǔ)存單兀為用于儲(chǔ)存液態(tài)金屬的儲(chǔ)存容器1，儲(chǔ)存容器I為一非封閉系統(tǒng)，可適時(shí)向儲(chǔ)存容器I中添加適量的液態(tài)金屬，儲(chǔ)存容器I設(shè)有一個(gè)開口，所述開口可流出適量的液態(tài)金屬至高頻振蕩單元。
[0039]高頻振蕩單元為壓電陶瓷晶體管2，壓電陶瓷晶體管2可產(chǎn)生并調(diào)控適當(dāng)?shù)念l率聲波震蕩頻段，其震蕩頻率范圍可為2Hz?20MHz，壓電陶瓷晶體管2的一端管口與儲(chǔ)存容器I的開口連接在一起；壓電陶瓷晶體管2通過高頻機(jī)械震蕩，將流出儲(chǔ)存容器I流出的液態(tài)金屬擊碎并分離成介于0.2 μ m?50 μ m大小的金屬顆粒。
[0040]絕緣單元為絕緣板3，其材質(zhì)為介電系數(shù)大于陶瓷的材質(zhì)，絕緣板3的中心設(shè)有一個(gè)開孔，壓電陶瓷晶體管2與所述開孔的一側(cè)連接在一起；絕緣板3的作用主要是隔絕電荷產(chǎn)生時(shí)，對(duì)電路系統(tǒng)造成的瞬間破壞。
[0041]電荷產(chǎn)生單元為片狀電極5，其材質(zhì)為銀，電極5固定連接在絕緣板3的開孔的另一側(cè)；電極5接交流電，其可以產(chǎn)生的正、負(fù)電荷，并將電荷附于金屬顆粒上，使各金屬顆粒均帶有同性的電荷。
[0042]輔助驅(qū)動(dòng)單元4為電場式驅(qū)動(dòng)，其位于電極5處；輔助驅(qū)動(dòng)單元4可產(chǎn)生并調(diào)控不同驅(qū)動(dòng)力，使得帶電荷金屬顆粒6導(dǎo)出，并均勻分布到基板7的表面上。
[0043]控制單元分別連接儲(chǔ)存容器1、壓電陶瓷晶體管2、電極5和輔助驅(qū)動(dòng)單元4，其主要用以控制流出儲(chǔ)存容器I的液態(tài)金屬量的多少，控制壓電陶瓷晶體管2產(chǎn)生金屬顆粒所需要的震蕩頻率大小，控制電極5使金屬顆粒帶電量的多少，控制輔助驅(qū)動(dòng)單元4使帶電荷金屬顆粒6可以按照所需要的方向噴涂到基板7的表面上。
[0044]本實(shí)施例的使金屬顆粒帶電的裝置可以作為金屬打印裝置，其可以對(duì)紙張、硅片、塑料、金屬、橡膠、布料、建筑材料等基板進(jìn)行金屬打印。
[0045]本實(shí)施例的使金屬顆粒帶電的裝置可以配合一個(gè)蒙板8，蒙板8設(shè)有與需要打印的圖案的外形相同的開口，作為模具，金屬打印裝置可按照蒙板的開口圖形打印出所需的液態(tài)金屬圖案。
[0046]本實(shí)施例的使金屬顆粒帶電的裝置的工作過程與效果與實(shí)施例1基本相同，其只是具體的一些部件與實(shí)施例1不同，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，根據(jù)本發(fā)明的原理，對(duì)具體的實(shí)施方案應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)各部件的類型、材料和尺寸等進(jìn)行合理選擇。
[0047]本發(fā)明的電荷產(chǎn)生單元的電極還可以為點(diǎn)狀電極，其材料也可以為金，而本發(fā)明也可以做成很小的部件，用于金屬打印或者隨身攜帶等。
[0048]本發(fā)明的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種使金屬顆粒帶電的裝置，其特征在于，所述裝置包括儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、絕緣單元、電荷產(chǎn)生單元、輔助驅(qū)動(dòng)單元和控制單元；所述儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、絕緣單元、電荷產(chǎn)生單元和輔助驅(qū)動(dòng)單元依次連接，所述控制單元分別控制與儲(chǔ)存單元、高頻振蕩單元、電荷產(chǎn)生單元和輔助驅(qū)動(dòng)單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使金屬顆粒帶電的裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)存單元為用于儲(chǔ)存液態(tài)金屬的儲(chǔ)存容器，所述儲(chǔ)存容器設(shè)有一個(gè)開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使金屬顆粒帶電的裝置，其特征在于，所述高頻振蕩單元為壓電陶瓷晶體管，所述壓電陶瓷晶體管與儲(chǔ)存容器的開口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使金屬顆粒帶電的裝置，其特征在于，所述高頻振蕩單元的振蕩頻率范圍為2Hz?20MHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使金屬顆粒帶電的裝置，其特征在于，所述絕緣單元為絕緣板，所述絕緣板設(shè)有一個(gè)開孔，壓電陶瓷晶體管與所述開孔的一側(cè)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使金屬顆粒帶電的裝置，其特征在于，所述絕緣單元的材質(zhì)為陶瓷或介電系數(shù)大于陶瓷的材質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使金屬顆粒帶電的裝置，其特征在于，所述電荷產(chǎn)生單元為電極，所述電極固定連接在絕緣板的開孔的另一側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使金屬顆粒帶電的裝置，其特征在于，所述電極為環(huán)形電極、片狀電極或點(diǎn)狀電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的使金屬顆粒帶電的裝置，其特征在于，所述電極的材質(zhì)為銅、銀或金。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使金屬顆粒帶電的裝置，其特征在于，所述輔助驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)形式為電場式驅(qū)動(dòng)或機(jī)械式驅(qū)動(dòng)，其位于電荷產(chǎn)生單元處，為金屬顆粒的導(dǎo)出提供驅(qū)動(dòng)力。
【文檔編號(hào)】B41J3/407GK103963484SQ201310028785
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】李皇德, 梅生福, 劉靜 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所