CN111112884A - 一种张网设备的结构设计及使用方法 - Google Patents

一种张网设备的结构设计及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制造装备，特别涉及一种张网设备的结构设计及使用方法。本发明中张网设备包括夹爪系统、测量系统、焊接系统、运动系统、预对准台、掩膜框架平台、减振平台、搬运系统和控制单元，夹爪系统包括夹爪平台，以及位于夹爪平台上的多组夹爪主体、夹爪头、滑块、稳定机构和吸附底座。本发明还提供了使用张网设备进行张网的使用方法。本发明提供的张网设备利用夹爪系统中的稳定机构和吸附底座间的相互作用，可以消除张网制程中夹持机构的位移和旋转，进而提高张网精度，提升张网效率和良率。

Description

一种张网设备的结构设计及使用方法
技术领域
本发明涉及制造装备，特别涉及一种用于对金属掩膜版进行张网、焊接的张网设备的结构设计及其使用方法。
背景技术
有机发光二极管(OLED，Organic Light Emitting Diode)是一种应用在平板显示领域的新技术，近年来获得飞速发展并成功量产。相比于传统的液晶显示面板，OLED显示面板因具有自发光、结构简单、广视角、广色域、高对比度、低功耗、快响应、可实现柔性显示等诸多优点，备受市场青睐。
OLED发光器件的制备过程中，需将多种有机材料和无机材料经真空蒸镀制程在玻璃基板上成膜。为了形成具有特定图案阵列的膜层，该制程中需要使用金属掩膜版，包括普通金属掩膜版(CMM, Common Metal Mask)和精细金属掩膜版(FMM, Fine Metal Mask)，掩膜版通常固定在金属掩膜框架上并放置于蒸镀机内部使用。在蒸镀制程前，金属掩膜版网版需要在张网机中经夹持、拉伸、量测、调整直到满足规格后与掩膜版框架经焊接结合，即张网制程。由于张网后的金属掩膜版是后续的蒸镀制程的核心治具之一，因此存在不断提升张网制程良率和效率的动力。现有技术中，夹持机构在夹持金属掩膜版后移动至张网工位的过程以及拉伸金属掩膜版的过程中，均有可能造成夹持机构自身的旋转，与金属掩膜版形成一个微小的夹角；且各夹持机构的旋转角度各不相同。这会有两个不利影响：首先会使夹持机构对金属掩膜版施加拉力的方向产生变化，进而使金属掩膜版上出现褶皱，影响张网制程的良率；另外，还会使对金属掩膜版施加拉力的大小与实际不同，会导致张网过程的不可控，进而影响到张网制程的效率。
发明内容
本发明提供一种用于对金属掩膜版进行张网并焊接到掩膜框架上的张网设备，所述张网设备包括夹爪系统，所述夹爪系统包括夹爪平台，以及位于夹爪平台上的多组夹爪主体、夹爪头、滑块、稳定机构和吸附底座；
测量系统，所述测量系统测量夹爪的位置及金属掩膜版的张网情况；
焊接系统，所述焊接系统用于将金属掩膜版焊接到掩膜框架上；
运动系统，所述运动系统对夹爪系统、焊接系统和测量系统进行精确定位和控制；
预对准台，所述预对准台用于承载金属掩膜版并进行粗对准；
掩膜框架平台，所述掩膜框架平台承载所述掩膜框架并使其精确定位；
减振平台，所述减振平台承载夹爪系统、测量系统、焊接系统、运动系统和掩膜框架平台并减小由张网焊接系统内部或外界带来的振动；
搬运系统，所述搬运系统用于对金属掩膜版和掩膜框架的搬入和搬出；
控制单元，所述控制单元用于控制所述张网设备的张网过程。
可选地，所述稳定机构设置在夹爪主体下方，位于滑块两侧，所述吸附底座安装在所述夹爪平台上，位于所述稳定机构的下方，所述稳定机构与所述吸附底座间的吸引力控制所述夹爪主体与夹爪平台间的相对稳定。
可选地，所述稳定机构为电磁控制机构，所述吸附底座为由铁磁材料或亚铁磁材料构成的块材。
可选地，所述电磁控制机构包括外壳、电磁线圈和软铁芯，所述电磁线圈环绕所述软铁芯，所述电磁线圈可通电流以产生磁场。
可选地，所述稳定机构为由铁磁材料或亚铁磁材料构成的块材，所述吸附底座为电磁控制机构。
可选地，所述电磁控制机构包括外壳、电磁线圈组和软铁芯组，所述电磁线圈组包括多个线圈并可通电流以产生磁场，所述软铁芯组包括多个软铁芯，所述多个软铁芯分别位于所述多个线圈的中心。
可选地，所述多个电磁线圈上可分别控制，可在其中的一个或多个电磁线圈上通电流以产生磁场。
可选地，所述稳定机构和所述吸附底座间无接触，所述稳定机构和所述吸附底座间的间距不大于500微米且不小于10微米。
可选地，所述夹爪主体设有定位标记，定位标记位于夹爪主体的前端和后端，所述测量系统可精确测得所述定位标记的位置。
本发明还提供如上所述的张网设备的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：所述搬运系统将金属掩膜框架搬运到所述掩膜框架平台上，并将金属掩膜版搬运到所述预对准台上并进行预对准；
步骤二：所述夹爪平台移动至所述预对准台两侧，所述各夹爪移动至合适位置，所述夹爪头部夹持金属掩膜版并施加一定拉力，随后所述平爪平台移动至张网工位；
步骤三：所述各夹爪在所述夹爪平台上微调到合适位置；
步骤四：所述测量系统抓取所述对位标记，确认所述各夹爪的位置和平行度是否达到规格，如果否则回到步骤三，如果是则所述电磁线圈通电产生磁场，所述稳定机构和所述吸附底座间相互吸附；
步骤五：所述测量系统再次检测所述各夹爪的位置是否达到规格，如果未达到规格则首先关闭所述电磁线圈，并给出电机需补偿的位移量，电机根据该位移量进行补偿，再开启所述电磁线圈；
步骤六：开始张网工序，对金属掩膜版进行对位、量测、焊接；
步骤七：关闭所述电磁底座，判定是否完成全部张网，如果未完成全部张网则搬运系统搬入新的金属掩膜版并回到步骤二，如果已完成全部张网则进入下一步；
步骤八：所述搬运系统将张网完成后的掩膜框架搬出。
本发明提供的张网设备，用于对金属掩膜版进行张网、焊接，因为本发明提供的张网设备夹持机构在夹爪主体与夹爪平台间以磁作用力互相吸附，相比于现有技术中仅以导轨限制夹持机构旋转的结构，本发明提供的张网设备可以消除张网制程中夹持机构的位移和旋转，进而提高张网精度，提升张网效率和良率。
附图说明
图1为现有技术中夹持机构示意图的俯视图。
图2为现有技术中夹持机构中夹爪主体与导轨连接处的示意图。
图3为本发明实施例一提供的夹持机构的整体结构示意图。
图4为本发明实施例一提供的电磁控制机构的剖面图。
图5为本发明实施例二提供的夹持机构的整体结构示意图。
图6为本发明实施例二提供的电磁控制机构的剖面图。
图7为本发明提供的张网设备的使用步骤的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。
此外，在附图中为了便于说明，各结构的大小可能被放大或者缩小。例如，附图中所示的各结构的大小、厚度以及间距是为了便于说明而任意示出的，因而本发明不一定受示出所限。
此外，在附图中所示的步骤图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
请参考图1，图1为现有张网设备中夹持机构示意图的俯视图。现有技术中的夹持机构100用于对金属掩膜版101进行夹持和拉伸。金属掩膜版101包括有效蒸镀区域103（由像素孔阵列构成）和非有效蒸镀区域104，金属掩膜版101的两端105和106可分成多个分岔，这也决定了金属掩膜版101应由相应组数的夹爪进行张网（此处为两组夹爪）。金属掩膜版101的两侧为两个对称的夹爪平台107和108，位于减振平台（未示出）的上方，可由电机（未示出）驱动。左右两侧共有两组四个夹爪主体109/110/111/112，分别与位于内侧的夹爪头部113/114/115/116连接，夹爪头部113/114/115/116夹持金属掩膜版101的两端105/106。夹爪主体109/110/111/112由电机117/118/119/120驱动，底部与电机螺杆121/122相连接，两侧则分别由滑块（未示出）连接在内侧导轨123/124和外侧导轨125/126上，后端的线缆（未示出）通过夹爪平台挖槽127/128连接到夹爪平台107/108下侧。请同步参考图2，图2为现有技术中夹持机构中夹爪主体与导轨连接处的示意图。夹爪主体201前端为夹爪头上侧203与夹爪头下侧205，底部与滑块207连接，滑块207可以沿导轨209滑动，导轨209的侧面有凹槽211，末端为截面213。夹爪头上侧203可向夹爪头下侧205移动，用于夹持金属掩膜版101。以下为方便描述，规定金属掩膜版101的拉伸方向为第一方向，电机117/118/119/120驱动对应夹爪主体109/110/111/112和电机（未示出）驱动夹爪平台107/108的方向相同，为第二方向，夹爪头上侧203移动的方向为第三方向，第一方向、第二方向与第三方向间相互垂直。
现有技术中，滑块207与导轨凹槽211接触处有微小空隙，相应地，夹爪平台107/108下侧的滑块与导轨（均未示出）间也有微小空隙。因此在夹爪头113/114/115/116夹持金属掩膜版101的两端后，夹爪平台107/108沿第二方向移动至张网工位的过程中，以及电机117/118/119/120沿第二方向驱动夹爪主体109/110/111/112进行微调的过程中，夹爪主体109/110/111/112均会出现微小旋转，且旋转角度各不相同。另外，在夹爪头113/114/115/116沿第一方向拉伸金属掩膜版101的过程中，金属掩膜版101会对夹爪头产生反作用力，该反作用力可以分为沿第一方向的分量和沿第二方向的分量，沿第二方向的分量同样会使各夹爪主体109/110/111/112产生微小旋转，且旋转角度各不相同。上述两个因素导致的旋转有两个不利影响：首先会使各夹爪头113/114/115/116对金属掩膜版101施加拉力的方向产生变化，不再与第一方向平行，进而使金属掩膜版101上出现褶皱，影响张网制程的良率；另外，还会使金属掩膜版101上施加拉力的大小与期望值不同，导致张网过程的不可控，进而影响到张网制程的效率。
实施例一
请参考图3，为本发明实施例一提供的张网设备的单侧夹持机构示意图，该夹持机构用于张网过程中对金属掩膜版进行夹持并施加拉力。如图3所示，夹持机构300包括多个夹爪主体301，多个夹爪主体301位于夹爪平台302上方，前端为夹爪头上侧303与下侧305，底部由滑块307/308与导轨309/310连接，另有连接件313与电机螺杆311连接，并由电机（未示出）经由电机螺杆311沿第二方向驱动。夹爪平台302可在张网设备的减振平台（未示出）上由电机（未示出）沿第二方向整体驱动。夹爪主体301底部还设置有稳定机构315/316，分别位于滑块307/308两侧。稳定机构315/316的下侧，分别设置吸附底座317/318，吸附底座317/318固定在夹爪平台302上，与稳定机构315/316间存在一定的空隙。在本实施例中，吸附底座317/318为由铁磁材料或亚铁磁材料构成的块材，稳定机构315/316为电磁控制机构。可选地，吸附底座317/318材质可以为刚度较大的奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢。可选地，吸附底座317/318与夹爪主体301之间可以设置有非铁磁材料或亚铁磁材料的连接件。可选地，电磁控制机构315/316和吸附底座317/318间无接触，电磁控制机构315/316和吸附底座317/318的间距不大于500微米且不小于10微米。夹爪主体301顶部的后端和前端分别设置对位标记319/320，用于测量系统（未示出）对夹爪主体301的精确对位。夹爪主体301内各组件的控制、供电线缆321经夹爪平台挖槽323连接到夹爪平台302下侧。
请同步参考图4，为电磁控制机构315/316的截面图400，包括壳体401，处于壳体内部的软铁芯403和线圈405/406。软铁芯403为圆柱体、长方体或其它形状，安装在壳体401内部，线圈405/406围绕软铁芯403排布，可在其中通以电流。可选地，线圈405/406外侧可以设置橡胶保护层。线圈405/406的两端（未示出）从通孔407/408中引入夹爪主体301，并经由夹爪平台挖槽连接到夹爪平台302下侧。可选地，可以仅设置一个通孔407，线圈405/406的两端（未示出）均从通孔407引入夹爪主体。
以下将结合图3和图4，对夹持机构300在张网过程中的动作进行描述。夹持机构300整体可由下方连接的电机（未示出）驱动，在减振平台（未示出）上沿第二方向移动。夹爪主体301包括夹爪头303/305跟随连接件313一起受电机（未示出）经电机螺杆311驱动，在第二方向上精确调节位置。夹爪头上侧303可沿第三方向向夹爪头下侧305移动直至夹紧，可夹持金属掩膜版；夹爪头上侧303也可以沿第三方向向上移动，以松开对金属掩膜版的夹持。电磁控制机构315/316的线圈405/406中的电流开启时产生磁场，吸附底座317/318中的铁磁块材或亚铁磁块材被磁化后与电磁控制机构315/316产生相互吸引力，吸引力使所述夹爪主体301与夹爪平台302间的刚度增强；相应地，切断电流时磁场消失，吸附底座317/318与电磁控制机构315/316间无相互作用力，所述夹爪主体301与夹爪平台302间的刚度恢复原样。
本发明实施例一提供的张网设备，在夹爪主体和夹爪平台间设置了可产生相互吸引力的电磁控制机构和吸附底座，在夹爪主体需要移动时关闭电磁控制机构，而在夹爪主体无需移动时可开启电磁控制机构，产生的吸引力可以增强夹爪主体与夹爪平台间的刚度，可以消除张网制程中夹持机构的位移和旋转，进而提高张网精度，提升张网效率和良率。
实施例二
请参考图5，为本发明实施例二提供的张网设备的单侧夹持机构示意图，该夹持机构同样用于张网过程中对金属掩膜版进行夹持并施加拉力。如图5所示，夹持机构500包括多个夹爪主体501，多个夹爪主体501位于夹爪平台502上方，前端为夹爪头上侧503与下侧505，底部两侧由滑块507/508与导轨509/510连接，另有连接件513与电机螺杆511连接，并由电机（未示出）经由电机螺杆511沿第二方向驱动。夹爪平台502可在张网设备的减振平台（未示出）上由电机（未示出）沿第二方向整体驱动。夹爪主体501底部还设置有稳定机构515和516，分别位于滑块507和508两侧。稳定机构515和516的下侧，分别设置吸附底座517和518，吸附底座517/518固定在夹爪平台502上，与稳定机构515/516间存在一定的空隙。在本实施例中，稳定机构515/516为由铁磁材料或亚铁磁材料构成的块材，吸附底座517/518为电磁控制机构。可选地，稳定机构515/516材质可以为刚度较大的奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢。可选地，稳定机构515/516和电磁控制机构517/518间无接触，稳定机构515/516和电磁控制机构517/518的间距不大于500微米且不小于10微米。电磁控制机构517/518的控制、供电线缆经夹爪平台通孔519/520连接到夹爪平台502下侧。夹爪主体501顶部的后端和前端分别设置对位标记521/522，用于测量系统（未示出）对夹爪主体501的精确对位。夹爪主体501内各组件的控制、供电线缆523经夹爪平台挖槽525连接到夹爪平台502下侧。
请同步参考图6，为吸附底座517/518的截面图600，包括壳体601，处于壳体内部的多组软铁芯603和多组线圈605/606。软铁芯603为圆柱体、长方体或其它形状，安装在壳体601内部，每组线圈605/606围绕对应的每组软铁芯603排布，可在多组线圈中的一组中通以电流，也可以在多组线圈中的多组或全部通以电流。可选地，线圈605/606外侧可以设置橡胶保护层。线圈605/606的两端（未示出）从通孔607中引入夹爪平台通孔519/520，并经由夹爪平台通孔519/520连接到夹爪平台502下侧。
以下将结合图5和图6，对夹持机构500在张网过程中的动作进行描述。夹持机构500整体可由下方连接的电机（未示出）驱动，在减振平台（未示出）上沿第二方向移动。夹爪主体501包括夹爪头503/505跟随连接件513一起受电机（未示出）经电机螺杆511驱动，在第二方向上精确调节位置。夹爪头上侧503可沿第三方向向夹爪头下侧505移动直至夹紧，可夹持金属掩膜版；夹爪头上侧503也可以沿第三方向向上移动，以松开对金属掩膜版的夹持。电磁控制机构517/518的线圈605/606中的电流开启时产生磁场，稳定机构515/516中的铁磁块材或亚铁磁块材被磁化后与电磁控制机构517/518产生相互吸引力，吸引力使所述夹爪主体501与夹爪平台502间的刚度增强；相应地，切断电流时磁场消失，稳定机构515/516与电磁控制机构517/518间无相互作用力，所述夹爪主体501与夹爪平台502间的刚度恢复原样。
本发明实施例二提供的张网设备，在夹爪主体和夹爪平台间设置了可产生相互吸引力的稳定机构和电磁控制机构，在夹爪主体需要移动时关闭电磁控制机构，而在夹爪主体无需移动时可开启电磁控制机构，产生的吸引力可以增强夹爪主体与夹爪平台间的刚度，可以消除张网制程中夹持机构的位移和旋转，进而提高张网精度，提升张网效率和良率。
请参考图7，使用本发明提供的张网设置来完成金属掩膜版的张网制程的步骤如下：
步骤一：搬运系统将金属掩膜框架搬运到掩膜框架平台上，并将金属掩膜版搬运到预对准台上并进行预对准；
步骤二：夹爪平台移动至预对准台两侧，各夹爪移动至合适位置，夹爪的夹爪头部上侧向夹爪头部下侧移动，直至夹持金属掩膜版并施加一定拉力，随后平爪平台移动至张网工位；
步骤三：各夹爪在夹爪平台上微调到合适位置；
步骤四：测量系统抓取对位标记，确认各夹爪的位置和平行度是否达到规格，如果否则回到步骤三，如果是则电磁线圈通电产生磁场，稳定机构和吸附底座间相互吸附；
步骤五：测量系统再次检测各夹爪的位置是否达到规格，如果未达到规格则首先关闭电磁线圈，并给出电机需补偿的位移量，电机根据该位移量进行补偿，再开启电磁线圈；
步骤六：开始张网工序，对金属掩膜版进行对位、量测、焊接；
步骤七：关闭电磁底座，判定是否完成全部张网，如果未完成全部张网则搬运系统搬入新的金属掩膜版并回到步骤二，如果已完成全部张网则进入下一步；
步骤八：搬运系统将张网完成后的掩膜框架搬出。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种对金属掩膜版进行张网并焊接到掩膜框架上的张网设备，其特征在于，所述张网设备包括夹爪系统，所述夹爪系统包括夹爪平台，以及位于夹爪平台上的多组夹爪主体、夹爪头、滑块、稳定机构和吸附底座；
测量系统，所述测量系统测量夹爪的位置及金属掩膜版的张网情况；
焊接系统，所述焊接系统用于将金属掩膜版焊接到掩膜框架上；
运动系统，所述运动系统对夹爪系统、焊接系统和测量系统进行精确定位和控制；
预对准台，所述预对准台用于承载金属掩膜版并进行粗对准；
掩膜框架平台，所述掩膜框架平台承载所述掩膜框架并使其精确定位；
减振平台，所述减振平台承载夹爪系统、测量系统、焊接系统、运动系统和掩膜框架平台并减小由张网焊接系统内部或外界带来的振动；
搬运系统，所述搬运系统用于对金属掩膜版和掩膜框架的搬入和搬出；
控制单元，所述控制单元用于控制所述张网设备的张网过程。
2.如权利要求1所述的张网设备，其特征在于，所述稳定机构设置在夹爪主体下方，位于滑块两侧，所述吸附底座安装在所述夹爪平台上，位于所述稳定机构的下方，所述稳定机构与所述吸附底座间的吸引力控制所述夹爪主体与夹爪平台间的相对稳定。
3.如权利要求2所述的张网设备，其特征在于，所述稳定机构为电磁控制机构，所述吸附底座为由铁磁材料或亚铁磁材料构成的块材。
4.如权利要求3所述的张网设备，其特征在于，所述电磁控制机构包括外壳、电磁线圈和软铁芯，所述电磁线圈环绕所述软铁芯，所述电磁线圈可通电流以产生磁场。
5.如权利要求2所述的张网设备，其特征在于，所述稳定机构为由铁磁材料或亚铁磁材料构成的块材，所述吸附底座为电磁控制机构。
6.如权利要求5所述的张网设备，其特征在于，所述电磁控制机构包括外壳、电磁线圈组和软铁芯组，所述电磁线圈组包括多个线圈并可通电流以产生磁场，所述软铁芯组包括多个软铁芯，所述多个软铁芯分别位于所述多个线圈的中心。
7.如权利要求6所述的电磁控制机构，其特征在于，所述多个电磁线圈上可分别控制，可在其中的一个或多个电磁线圈上通电流以产生磁场。
8.如权利要求2所述的张网设备，其特征在于，所述稳定机构和所述吸附底座间无接触，所述稳定机构和所述吸附底座间的间距不大于500微米且不小于10微米。
9.如权利要求1所述的张网设备，其特征在于，所述夹爪主体设有定位标记，定位标记位于夹爪主体的前端和后端，所述测量系统可精确测得所述定位标记的位置。
10.如权利要求1所述的张网设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：所述搬运系统将金属掩膜框架搬运到所述掩膜框架平台上，并将金属掩膜版搬运到所述预对准台上并进行预对准；
步骤二：所述夹爪平台移动至所述预对准台两侧，所述各夹爪移动至合适位置，所述夹爪头部夹持金属掩膜版并施加一定拉力，随后所述平爪平台移动至张网工位；
步骤三：所述各夹爪在所述夹爪平台上微调到合适位置；
步骤四：所述测量系统抓取所述对位标记，确认所述各夹爪的位置和平行度是否达到规格，如果否则回到步骤三，如果是则所述电磁线圈通电产生磁场，所述稳定机构和所述吸附底座间相互吸附；
步骤五：所述测量系统再次检测所述各夹爪的位置是否达到规格，如果未达到规格则首先关闭所述电磁线圈，并给出电机需补偿的位移量，电机根据该位移量进行补偿，再开启所述电磁线圈；
步骤六：开始张网工序，对金属掩膜版进行对位、量测、焊接；
步骤七：关闭所述电磁底座，判定是否完成全部张网，如果未完成全部张网则搬运系统搬入新的金属掩膜版并回到步骤二，如果已完成全部张网则进入下一步；
步骤八：所述搬运系统将张网完成后的掩膜框架搬出。
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