CN109759278A - 一种挤压式狭缝涂布封装设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挤压式狭缝涂布封装设备，包括涂布***，具备涂布模头，涂布模头的底部具备出料缝；运动控制***，使涂布***具备沿水平面上的平移自由度和铅垂方向上的往复直线自由度，以及绕铅垂线的转动自由度，运动控制***包括水平布置且相互垂直的第一丝杆、第二丝杆，运动控制***还包括与涂布模头顶部连接的伸缩轴，伸缩轴具备竖向的伸缩自由度和绕自身轴线方向的转动自由度；伸缩轴的自身轴线穿过涂步模头的形心或穿过出料缝的端点。采用此发明涂布模头具备空间xyz方向上的平移自由度和沿z轴的转动自由度，适应宽度上更窄、更宽的基材产品，适用性更强，提高了涂布效率。

Description

一种挤压式狭缝涂布封装设备

技术领域

本发明涉及涂布设备领域，具体涉及一种挤压式狭缝涂布封装设备。

背景技术

目前，点胶形式的封装方法被广泛用于光电器件、半导体器件、功能性薄膜的研发和生产过程中。封装的目的也由最初的保护作用发展到阻隔水、氧气发展到高透光性和散热性均一等层面的要求。封装过程所使用的材料包含胶水类，树脂类，陶瓷类等诸多种类物质材料。封装效果决定光电器件、芯片和功能性薄膜整体功能的最为重要的工艺环节。

以柔性光伏器件封装为例，点胶过程是利用精密供胶泵把浆料通过管道、针孔注射到指定位置，再通过层压方式完成封装。因为使用胶水类的高功能性，决定胶水的成本非常高，所以通过点胶方式完成面-面封装的过程容易造成使用的浆料的浪费。

而另一方面，近年来由于挤压式狭缝涂布方法对涂布薄膜厚度和厚度均匀性的高度可控性特点，该涂布方法已经被广泛利用于新型薄膜太阳能电池、新型显示、光学功能膜、环保渗透膜等新型行业的研发生产制造领域。随着工艺过程的日臻完善，新型涂布薄膜厚度可以控制到亚微米、微米厚度。因此可以将狭缝涂布方法应用于封装工艺过程，以便更好的实现低成本、高质量封装工艺。当然使用挤压式狭缝涂布方式封装也存在一些缺点，由于只能完成条状的涂布，其封装的图案化变换不如点胶形式灵活。狭缝涂布方式在工作前后要对狭缝涂布模头进行清洗，相对相应准备工作麻烦。狭缝涂布的宽度存在最小宽幅，宽度约8mm。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种挤压式狭缝涂布封装设备，涂布模头具备空间xyz方向上的平移自由度和沿z轴的转动自由度，适应宽度上更窄、更宽的基材产品，适用性更强，提高了涂布效率。

为解决上述问题，本发明提供一种挤压式狭缝涂布封装设备，为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种挤压式狭缝涂布封装设备，包括：涂布***，具备涂布模头，涂布模头的底部具备出料缝；运动控制***，使涂布***具备沿水平面上的平移自由度和铅垂方向上的往复直线自由度，以及绕铅垂线的转动自由度，运动控制***包括水平布置且相互垂直的第一丝杆、第二丝杆，运动控制***还包括与涂布模头顶部连接的伸缩轴，伸缩轴具备竖向的伸缩自由度和绕自身轴线方向的转动自由度；伸缩轴的自身轴线穿过涂步模头的形心或穿过出料缝的端点。

采用上述技术方案的有益效果是：涂布模头具备空间xyz方向上的平移自由度，方便对各种面积的产品进行涂布作用，同时具备沿z轴的转动自由度，可以改变出料缝的角度，涂布模头可以以不同运动方向在产品上涂布，适应宽度上更窄、更宽的产品，适用性更强。涂布模头在水平面内旋转90°后方便从沿长度方向变为沿宽度方向作业。当伸缩轴的自身轴线穿过出料缝某一端点时，涂布模头在旋转90°后即等效是出料缝某一端沿某一端点旋转90°，对产品宽度方向上的作用就亦可以单向移动，无需往复移动，提高了涂布效率。

作为本发明的进一步改进，运动控制***包括一对平行设置的水平导轨，一对水平导轨之间的位置为放置产品的工作台。

采用上述技术方案的有益效果是：水平导轨起到水平导向限位的作用，也为产品限定了摆放空间。

作为本发明的更进一步改进，第一丝杆与水平导轨平行设置，第一丝杆由第一电机驱动。

采用上述技术方案的有益效果是：第一电机输出的旋转力转化为第一丝杆输出的直线平移力。

作为本发明的又进一步改进，涂布***通过龙门架与水平导轨装配，龙门架具备两根竖向臂和一根水平臂，水平臂与两根竖向臂连接，每个竖向臂分别与一根水平导轨装配，竖向臂上具备供第一丝杆穿过的螺纹孔。

采用上述技术方案的有益效果是：龙门架为涂布***提供了安装位置，龙门架通过滑块或滚轮也很方便得在水平导轨上移动。

作为本发明的又进一步改进，两根竖向臂间还连接有第二丝杆，第二丝杠由第二电机驱动，第二丝杆与伸缩轴装配。

采用上述技术方案的有益效果是：第二丝杆驱动涂布模头沿产品宽度方向上的平移自由度。

作为本发明的又进一步改进，伸缩轴与水平臂装配，伸缩轴连接有伸摆气缸。

采用上述技术方案的有益效果是：伸摆气缸的输出杆自身具备伸缩自由度和旋转自由度，具备两个机械自由度，这样的话伸缩轴可以仅仅是个实体杆，简化了整体设备难度。

作为本发明的又进一步改进，伸缩轴通过回转套与第二丝杆装配，回转套与伸缩轴同轴布置，回转套相对伸缩轴具备绕自身轴线的转动自由度。

采用上述技术方案的有益效果是：回转套不随伸缩轴的转动而转动，使得第二丝杆不干涉涂布模头的旋转运动。

作为本发明的又进一步改进，涂布模头通过管路连接有供液泵，供液泵固定在水平臂上。

采用上述技术方案的有益效果是：供液泵与涂布模头的相对位置改变不大，对管路的长度、布置要求不高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施方式的立体图；

图2是本发明另一种实施方式的立体图；

图3是本发明一种实施方式的涂布模头运动轨迹图。

1-水平导轨；2-龙门架；2a-竖向臂；2b-水平臂；3-第一丝杆；4-第一电机；5-第二丝杆；6-第二电机；7-涂布模头；7a-出料缝；8-伸缩轴；9-回转套；10-产品。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：

为了达到本发明的目的，一种挤压式狭缝涂布封装设备，包括：涂布***，具备涂布模头7，涂布模头7的底部具备出料缝7a；运动控制***，使涂布***具备沿水平面上的平移自由度和铅垂方向上的往复直线自由度，以及绕铅垂线的转动自由度，运动控制***包括水平布置且相互垂直的第一丝杆3、第二丝杆5，运动控制***还包括与涂布模头7顶部连接的伸缩轴8，伸缩轴8具备竖向的伸缩自由度和绕自身轴线方向的转动自由度；伸缩轴8的自身轴线穿过涂步模头7的形心或穿过出料缝7a的端点。

出料缝7a的延伸长度即为一条线段。如图3显示的涂布模头运动轨迹图是伸缩轴8的自身轴线穿过涂步模头7的形心时的状态效果。图1中是伸缩轴8的自身轴线穿过涂步模头7的形心时的实施方式，图2中是伸缩轴8的自身轴线穿过出料缝7a一端的实施方式。

采用上述技术方案的有益效果是：涂布模头具备空间xyz方向上的平移自由度，方便对各种面积的产品进行涂布作用，同时具备沿z轴的转动自由度，可以改变出料缝的角度，涂布模头可以以不同运动方向在产品上涂布，适应宽度上更窄、更宽的产品，适用性更强。涂布模头在水平面内旋转90°后方便从沿长度方向变为沿宽度方向作业。当伸缩轴的自身轴线穿过出料缝某一端点时，涂布模头在旋转90°后即等效是出料缝某一端沿某一端点旋转90°，对产品宽度方向上的作用就亦可以单向移动，无需往复移动，提高了涂布效率。

本申请不仅适用于实验室研发使用的小型封装工艺过程，同时也适用于中试、大型工业生产的封装产线应用。适用封装衬底包含刚性基板和柔性片状基底材料。

挤压式狭缝涂布方式封装可以适应多种类封装材料。通过匹配相应的供液方式，可以完成粘度小于10000的各种胶水的涂布封装。

狭缝涂布方式可以更为精确的调整控制涂布胶水的厚度。根据经验可以完成厚度50纳米以上，到数um的干膜的厚度调整。因此该封装方式可以更为灵活的调节封装工艺。即更为精准的计量方式封装。

封装材料的涂布厚度控制可以实现更高效率利用，大幅度节约材料成本。同时因为是条状涂布，涂布封装的效果会更好，所以是高质量封装方法的选择。

通过面涂、条状涂布过程，实现封装区域封装均匀。其工作效率要高于点胶。涂布胶水的薄膜涂布涂布形式，可以大幅度增加光固化以及热固化的效率，可以减少封装过程时间。

挤压狭缝式涂布封装方法，涂布模头通过计量泵的供液量、涂布模头的缝宽、模唇基板间隙、移动速度控制涂布厚度，通过以上四个参数的精确控制可以完成对高质量封装涂布的工作。

在本发明的另一些实施方式中，运动控制***包括一对平行设置的水平导轨1，一对水平导轨1之间的位置为放置产品10的工作台。

采用上述技术方案的有益效果是：水平导轨起到水平导向限位的作用，也为产品限定了摆放空间。

在本发明的另一些实施方式中，第一丝杆3与水平导轨1平行设置，第一丝杆3由第一电机4驱动。

采用上述技术方案的有益效果是：第一电机输出的旋转力转化为第一丝杆输出的直线平移力。

在本发明的另一些实施方式中，涂布***通过龙门架2与水平导轨1装配，龙门架2具备两根竖向臂2a和一根水平臂2b，水平臂2b与两根竖向臂2a连接，每个竖向臂2a分别与一根水平导轨1装配，竖向臂2a上具备供第一丝杆3穿过的螺纹孔。

龙门架2与水平导轨1之间通过滑块机构或滑轮机构接触。

采用上述技术方案的有益效果是：龙门架为涂布***提供了安装位置，龙门架通过滑块或滚轮也很方便得在水平导轨上移动。

在本发明的另一些实施方式中，两根竖向臂2a间还连接有第二丝杆5，第二丝杠5由第二电机6驱动，第二丝杆5与伸缩轴8装配。

采用上述技术方案的有益效果是：第二丝杆驱动涂布模头沿产品宽度方向上的平移自由度。

在本发明的另一些实施方式中，伸缩轴8与水平臂2b装配，伸缩轴8连接有伸摆气缸。伸摆气缸自身能输出伸缩与旋转运动。

采用上述技术方案的有益效果是：伸摆气缸的输出杆自身具备伸缩自由度和旋转自由度，具备两个机械自由度，这样的话伸缩轴可以仅仅是个实体杆，简化了整体设备难度。

在本发明的另一些实施方式中，伸缩轴8通过回转套9与第二丝杆5装配，回转套9与伸缩轴8同轴布置，回转套9相对伸缩轴8具备绕自身轴线的转动自由度。

回转套9内也具备与第二丝杆5装配的内螺纹孔。第二丝杆5的两头与竖向臂2a通过轴承装配。

采用上述技术方案的有益效果是：回转套不随伸缩轴的转动而转动，使得第二丝杆不干涉涂布模头的旋转运动。

在本发明的另一些实施方式中，涂布模头7通过管路连接有供液泵，供液泵固定在水平臂2b上。

涂布模头7的顶部具备与伸缩轴8的底部具装配的T型槽，T型槽的延伸方向与出料缝7a平行。

采用上述技术方案的有益效果是：供液泵与涂布模头的相对位置改变不大，对管路的长度、布置要求不高。

如图1所示，在y方向上，由第一丝杆3带动龙门架2沿y轴水平移动。在x方向上，第二丝杆5实现涂布模头7在x水平方向位置调节。在垂直于产品10的竖直方向，是由z轴方向伸缩轴8或伸摆气缸完成对涂布模头7的精确位置控制。

如图3所示，在沿产品y方向涂布时，涂布模头7完成支线方向运动即可，在转向涂布时候，涂布模头7需要完成沿z轴旋转90°，然后沿x轴方向运动。根据封装精度要求，我们可以在传动方式方面采取皮带，钢齿轮或伺服电机机械直接联动的方式完成确认。这里对具体选型不做赘述。

涂布***主要有供液泵、管路和涂布模头7组成。根据使用封装材料的特性，即粘度、固含量，决定我们选择供液泵的种类和功率。比如高粘度封装材料的涂布需要大压力的挤压，这样就要尽量减少管路的长度。另外为了能够减少供液距离的影响，绝大多数情况，我们需要将供液泵和管路安装在水平臂2b上面，在涂布的时候完成同动。因为在z轴方向的位置控制非常重要，所以需要配合使用高精电机，丝杆和导轨。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种挤压式狭缝涂布封装设备，其特征在于，包括：

涂布***，具备涂布模头，所述涂布模头的底部具备出料缝；

运动控制***，使涂布***具备沿水平面上的平移自由度和铅垂方向上的往复直线自由度，以及绕铅垂线的转动自由度，所述运动控制***包括水平布置且相互垂直的第一丝杆、第二丝杆，所述运动控制***还包括与涂布模头顶部连接的伸缩轴，所述伸缩轴具备竖向的伸缩自由度和绕自身轴线方向的转动自由度；

所述伸缩轴的自身轴线穿过涂步模头的形心或穿过出料缝的端点。

2.根据权利要求1所述的一种挤压式狭缝涂布封装设备，其特征在于：所述运动控制***包括一对平行设置的水平导轨，一对水平导轨之间的位置为放置产品的工作台。

3.根据权利要求2所述的一种挤压式狭缝涂布封装设备，其特征在于：所述第一丝杆与水平导轨平行设置，所述第一丝杆由第一电机驱动。

4.根据权利要求2所述的一种挤压式狭缝涂布封装设备，其特征在于：所述涂布***通过龙门架与水平导轨装配，所述龙门架具备两根竖向臂和一根水平臂，所述水平臂与两根竖向臂连接，每个竖向臂分别与一根水平导轨装配，所述竖向臂上具备供第一丝杆穿过的螺纹孔。

5.根据权利要求4所述的一种挤压式狭缝涂布封装设备，其特征在于：两根竖向臂间还连接有第二丝杆，所述第二丝杠由第二电机驱动，所述第二丝杆与伸缩轴装配。

6.根据权利要求4所述的一种挤压式狭缝涂布封装设备，其特征在于：所述伸缩轴与水平臂装配，所述伸缩轴连接有伸摆气缸。

7.根据权利要求4所述的一种挤压式狭缝涂布封装设备，其特征在于：所述伸缩轴通过回转套与第二丝杆装配，所述回转套与伸缩轴同轴布置，所述回转套相对伸缩轴具备绕自身轴线的转动自由度。

8.根据权利要求4所述的一种挤压式狭缝涂布封装设备，其特征在于：所述涂布模头通过管路连接有供液泵，所述供液泵固定在水平臂上。