CN117747443A - 一种制备石墨烯基板的自动化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备石墨烯基板的自动化设备，包括机架、加工台、传输单元、第一工序单元、第二工序单元、第三工序单元和第四工序单元；加工台设置在机架上，传输单元设置在加工台；第一工序单元、第二工序单元、第三工序单元和第四工序单元沿机架的长度方向依序设置；第一工序单元用于在产品上的第一预定区域压合铜箔圆片；第二工序单元用于在产品上的第二预定区域印刷胶体线路；第三工序单元用于在产品上的第二预定区域喷附石墨烯粉；第四工序单元用于对产品进行高温固化；本发明旨在提供一种制备石墨烯基板的自动化设备，实现多个石墨烯基板的同时加工生产，提高了生产效率和生产精度，使产品的生产更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制备技术领域，尤其涉及一种制备石墨烯基板的自动化设备。
背景技术
半导体电路IPM不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU或DSP作中断处理。半导体电路由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以IPM自身不受损坏。IPM一般使用IGBT作为功率开关元件，并内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。
现有石墨烯电路基板生产工艺一般包括：开料、钻孔、线路成像、蚀刻、丝印阻焊、表面处理等工艺，由于石墨烯的特性，锡膏无法与石墨烯线路焊接，因此，石墨烯线路无法按照现有的锡膏焊接方式实现元器件的焊接工作，也无法通过绑定金属线的方式连接元器件，特别是微米级别的细线，基本不可能实现连接工作，因此，现有的设备无法实现石墨烯基板的批量生产。
发明内容
本发明的目的在于提出一种制备石墨烯基板的自动化设备，实现多个石墨烯基板的同时加工生产，提高了生产效率和生产精度，使产品的生产更加稳定。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种制备石墨烯基板的自动化设备，包括机架、加工台、传输单元、第一工序单元、第二工序单元、第三工序单元和第四工序单元；
所述加工台设置在所述机架上，所述传输单元设置在所述加工台，所述传输单元用于将产品输送至各个工序的加工工位；
所述第一工序单元、所述第二工序单元、所述第三工序单元和所述第四工序单元沿所述机架的长度方向依序设置；
所述第一工序单元用于在产品上的第一预定区域压合铜箔圆片；
所述第二工序单元用于在产品上的第二预定区域印刷胶体线路；
所述第三工序单元用于在产品上的第二预定区域喷附石墨烯粉；
所述第四工序单元用于对产品进行高温固化。
优选的，还包括除粉单元，所述除粉单元设置在所述机架上，且与所述第三工序单元的加工工位相对，所述除粉单元用于去除产品上多余的石墨烯粉。
优选的，还包括显示单元，所述显示单元设置在所述机架上，所述机架沿长度方向设置有导向槽，所述显示单元的下端滑动卡接在所述导向槽内；所述显示单元用于显示操作界面以及操作系统，所述显示单元移动至对应工序的加工工位时，与对应工序的主机电连接，实现对应工序的控制操作。
优选的，所述传输单元包括传输轨道、夹爪机构和产品移动机构，所述传输轨道设置在所述加工台，所述传输轨道用于输送产品；
所述夹爪机构和所述产品移动机构设置在所述加工台，所述夹爪机构和所述产品移动机构配合将产品移动至各个工序的加工工位。
优选的，所述产品移动机构包括电机、丝杆和移动架，所述电机的输出端与所述丝杆连接，所述丝杆的另一端与所述加工台活动连接，所述移动架的一端与所述丝杆螺纹连接，所述移动架的另一端与所述夹爪机构连接。
优选的，所述夹爪机构包括气缸和压板，所述气缸与所述移动架的端部连接，所述气缸的输出端与所述压板连接，所述压板与所述传输轨道相平行。
优选的，还包括主梁、x轴导轨和y轴导轨，所述主梁设置在所述机架上，所述x轴导轨沿所述机架的宽度方向设置，所述y轴导轨沿所述机架的长度方向设置，所述x轴导轨设置有多个，所述第一工序单元、所述第二工序单元、所述第三工序单元和所述第四工序单元分别设置在对应的所述x轴导轨上。
优选的，还包括报警指示灯，所述报警指示灯设置在所述机架上。
优选的，还包括安全门，所述安全门设置在所述加工台的前侧。
本发明的一个技术方案的有益效果：通过多个工序单元实现制备石墨烯基板，在第一工序单元中，对产品压合铜箔圆片，在第二工序单元中进行印刷胶体线路，在第三工序单元中进行喷附石墨烯粉，最后通过第四工序单元进行高温固化；多个工序单元能够同时进行加工，实现多个石墨烯基板的同时加工生产，提高了生产效率和生产精度，使产品的生产更加稳定。
附图说明
图1是本发明一个实施例的立体结构示意图；
图2是本发明一个实施例的侧视结构示意图；
图3是图1中A处的局部放大示意图。
其中：机架1、加工台2、传输单元3、传输轨道31、夹爪机构32、气缸321、压板322、产品移动机构33、电机331、丝杆332、移动架333；
第一工序单元4、第二工序单元5、第三工序单元6、第四工序单元7、除粉单元8、显示单元9、主梁10、x轴导轨11、y轴导轨12、报警指示灯13、安全门14。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1至图3所示，一种制备石墨烯基板的自动化设备，包括机架1、加工台2、传输单元3、第一工序单元4、第二工序单元5、第三工序单元6和第四工序单元7；
所述加工台2设置在所述机架1上，所述传输单元3设置在所述加工台2，所述传输单元3用于将产品输送至各个工序的加工工位；
所述第一工序单元4、所述第二工序单元5、所述第三工序单元6和所述第四工序单元7沿所述机架1的长度方向依序设置；
所述第一工序单元4用于在产品上的第一预定区域压合铜箔圆片；
所述第二工序单元5用于在产品上的第二预定区域印刷胶体线路；
所述第三工序单元6用于在产品上的第二预定区域喷附石墨烯粉；
所述第四工序单元7用于对产品进行高温固化。
本发明通过多个工序单元实现制备石墨烯基板，在第一工序单元4中，对产品压合铜箔圆片，在第二工序单元5中进行印刷胶体线路，在第三工序单元6中进行喷附石墨烯粉，最后通过第四工序单元7进行高温固化；多个工序单元能够同时进行加工，实现多个石墨烯基板的同时加工生产，提高了生产效率和生产精度，使产品的生产更加稳定。
工作时，先将高导热绝缘基材通过传输单元3输送到第一工序单元4，第一工序单元4对高导热绝缘基材进行压合铜箔圆片，铜箔圆片位置程序以及其它功能设定参数已经记录到控制端，当产品进入第一工序后，传输单元3停止输送产品，第一工序单元4的机械臂相机对整个产品进行扫描，自动初始化完位置，然后进行铜箔圆片压合，铜箔圆片压合完成后相机会对整个产品进行扫描和对比，确认无误后进入下一工序；
当产品进入第二道工序时，第二工序单元5的机械臂会将线路板模型对准高导热绝缘基材，然后第二工序单元5的机械臂将胶体挤出到线路板模型上，通过刮刀将胶体印刷到基材上，完成印刷后，第二工序单元5的机械臂相机会对整个胶体线路进行扫描和检查，确定没有缺陷后进入下道工序；
当产品进入第三道工序时，第三工序单元6的机械臂上面阵列布局了多个石墨烯喷嘴，第三工序单元6的机械臂相机对胶体线路进行自动扫描识别然后进行石墨烯精准喷敷，多余的石墨烯粉通过除粉单元8进行回收，喷敷完石墨烯粉的胶体线路进入第四工序单元7，进行高温固化，使石墨烯粉固化形成石墨烯线路，第四工序单元7的相机对石墨烯线路进行最终扫描，确认无误后形成最终合格产品。
优选的，还包括除粉单元8，所述除粉单元8设置在所述机架1上，且与所述第三工序单元6的加工工位相对，所述除粉单元8用于去除产品上多余的石墨烯粉。
除粉单元8包括形成负压的吸附结构，例如抽风机等，以及形成正向吹风的鼓风结构，例如吹风机等，通过风力将产品上面多余的石墨烯粉吸除，吸除后的石墨烯粉可收集处理，避免造成资源的浪费。
同时，还包括显示单元9，所述显示单元9设置在所述机架1上，所述机架1沿长度方向设置有导向槽，所述显示单元9的下端滑动卡接在所述导向槽内；所述显示单元9用于显示操作界面以及操作系统，所述显示单元9移动至对应工序的加工工位时，与对应工序的主机电连接，实现对应工序的控制操作。
显示单元9与对应的工序的主机通过磁吸连接的方式接通线路，当显示单元9移动至对应的工位时，与对应的主机电连接，从而实现对应工序单元的程序操作。显示单元9的支架为可移动伸缩的结构，可将显示单元9收入机架1内。
具体地，所述传输单元3包括传输轨道31、夹爪机构32和产品移动机构33，所述传输轨道31设置在所述加工台2，所述传输轨道31用于输送产品；
所述夹爪机构32和所述产品移动机构33设置在所述加工台2，所述夹爪机构32和所述产品移动机构33配合将产品移动至各个工序的加工工位。
优选的，所述产品移动机构33包括电机331、丝杆332和移动架333，所述电机331的输出端与所述丝杆332连接，所述丝杆332的另一端与所述加工台2活动连接，所述移动架333的一端与所述丝杆332螺纹连接，所述移动架333的另一端与所述夹爪机构32连接。
具体地，所述夹爪机构32包括气缸321和压板322，所述气缸321与所述移动架333的端部连接，所述气缸321的输出端与所述压板322连接，所述压板322与所述传输轨道31相平行。
电机331工作带动丝杆332转动，从而带动移动架333沿机架1的长度方向移动，夹爪机构32通过气缸321的伸出或收缩带动压板322移动，与传输轨道31配合夹持产品，当移动架333移动时，气缸321与传输轨道31配合将产品移动至下一工序单元。传输轨道31可以是输送带或带有滚轮的滑轨结构，气缸321收缩时，压板322沿竖直方向与传输轨道31配合夹紧产品，并能够沿机架1的长度方向移动。
同时，还包括主梁10、x轴导轨11和y轴导轨12，所述主梁10设置在所述机架1上，所述x轴导轨11沿所述机架1的宽度方向设置，所述y轴导轨12沿所述机架1的长度方向设置，所述x轴导轨11设置有多个，所述第一工序单元4、所述第二工序单元5、所述第三工序单元6和所述第四工序单元7分别设置在对应的所述x轴导轨11上。
设置主梁10、x轴导轨11和y轴导轨12，使各个工序单元能够在加工台2上进行x轴方向和y轴方向的移动，提高对应的工序单元移动范围，方便对不同位置的产品进行加工。
优选的，还包括报警指示灯13，所述报警指示灯13设置在所述机架1上。报警指示灯13作为故障提示，设备出现故障时，发出报警灯光。
优选的，还包括安全门14，所述安全门14设置在所述加工台2的前侧。安全门14起到保护操作人员安全的作用，防止其它异物掉入损坏加工台2，安全门在没有关闭的状态下，设备无法启动。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种制备石墨烯基板的自动化设备，其特征在于，包括机架、加工台、传输单元、第一工序单元、第二工序单元、第三工序单元和第四工序单元；
所述加工台设置在所述机架上，所述传输单元设置在所述加工台，所述传输单元用于将产品输送至各个工序的加工工位；
所述第一工序单元、所述第二工序单元、所述第三工序单元和所述第四工序单元沿所述机架的长度方向依序设置；
所述第一工序单元用于在产品上的第一预定区域压合铜箔圆片；
所述第二工序单元用于在产品上的第二预定区域印刷胶体线路；
所述第三工序单元用于在产品上的第二预定区域喷附石墨烯粉；
所述第四工序单元用于对产品进行高温固化。
2.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯基板的自动化设备，其特征在于，还包括除粉单元，所述除粉单元设置在所述机架上，且与所述第三工序单元的加工工位相对，所述除粉单元用于去除产品上多余的石墨烯粉。
3.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯基板的自动化设备，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元设置在所述机架上，所述机架沿长度方向设置有导向槽，所述显示单元的下端滑动卡接在所述导向槽内；所述显示单元用于显示操作界面以及操作系统，所述显示单元移动至对应工序的加工工位时，与对应工序的主机电连接，实现对应工序的控制操作。
4.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯基板的自动化设备，其特征在于，所述传输单元包括传输轨道、夹爪机构和产品移动机构，所述传输轨道设置在所述加工台，所述传输轨道用于输送产品；
所述夹爪机构和所述产品移动机构设置在所述加工台，所述夹爪机构和所述产品移动机构配合将产品移动至各个工序的加工工位。
5.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯基板的自动化设备，其特征在于，所述产品移动机构包括电机、丝杆和移动架，所述电机的输出端与所述丝杆连接，所述丝杆的另一端与所述加工台活动连接，所述移动架的一端与所述丝杆螺纹连接，所述移动架的另一端与所述夹爪机构连接。
6.根据权利要求5所述的一种制备石墨烯基板的自动化设备，其特征在于，所述夹爪机构包括气缸和压板，所述气缸与所述移动架的端部连接，所述气缸的输出端与所述压板连接，所述压板与所述传输轨道相平行。
7.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯基板的自动化设备，其特征在于，还包括主梁、x轴导轨和y轴导轨，所述主梁设置在所述机架上，所述x轴导轨沿所述机架的宽度方向设置，所述y轴导轨沿所述机架的长度方向设置，所述x轴导轨设置有多个，所述第一工序单元、所述第二工序单元、所述第三工序单元和所述第四工序单元分别设置在对应的所述x轴导轨上。
8.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯基板的自动化设备，其特征在于，还包括报警指示灯，所述报警指示灯设置在所述机架上。
9.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯基板的自动化设备，其特征在于，还包括安全门，所述安全门设置在所述加工台的前侧。
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