TW201706208A - 薄片製造裝置及製造方法 - Google Patents

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Abstract

薄片製造裝置(10)係具備：送出薄片(AS)之送出手段(20)、及在薄片(AS)上轉印既定長度的奈米碳管(CT)之轉印手段(50)；轉印手段(50)係具備：從讓奈米碳管(CT)成長後的成長體(CB)朝與薄片(AS)之送出方向交叉的方向將奈米碳管(CT)拉出之拉出手段(52)、及將該拉出的奈米碳管(CT)切斷之切斷手段(55)。

Description

薄片製造裝置及製造方法
本發明是關於薄片製造裝置及製造方法。
以往，將從陣列(成長體)拉出的奈米碳管轉印於基礎膜(薄片)而構成奈米碳管構造體(奈米碳管薄片)的製造裝置是已知的(例如，參照文獻1：日本特開2010-285344號公報)。
然而，文獻1所記載的習知裝置，因為是沿著朝既定方向送出之薄片的送出方向將奈米碳管拉出而轉印在該薄片上，要製造在薄片整體上轉印有奈米碳管之奈米碳管薄片的情況，成長體的寬度必須為薄片的寬度以上，若薄片的寬度改變則必須配合此而改變成長體，因而存在著問題。
本發明的目的是為了提供一種薄片製造裝置及製造方法，縱使薄片寬度改變的情況，不須改變成長體就能製造出在薄片整體上轉印奈米碳管而成的奈米碳管薄片。
為了達成前述目的，本發明的薄片製造裝置，是用來製造將奈米碳管轉印於薄片而成的奈米碳管薄片之薄片製造裝置，其採用以下構造，具備有：送出前述薄片之送出手段、以及在前述薄片上轉印既定長度的奈米碳管之轉印手段；前述轉印手段係具備：從讓奈米碳管成長後的成長體朝與前述薄片之送出方向交叉的方向將前述奈米碳管拉出之拉出手段、以及將該被拉出的奈米碳管切斷之切斷手段。
這時，本發明的薄片製造裝置較佳為具備有：從在前述薄片的一面暫時接著有其他薄片之帶體將前述其他薄片剝離之剝離手段、讓該被剝離後的其他薄片迂迴之迂迴手段、以及在轉印於前述薄片之奈米碳管上積層其他薄片之積層手段。
此外，本發明的薄片製造裝置較佳為，前述薄片是積層有沿著該薄片的送出方向排列之奈米碳管，前述轉印手段是將被拉出的奈米碳管轉印於前述薄片。
另一方面，本發明的薄片製造方法，是用來製造將奈米碳管轉印於薄片而成的奈米碳管薄片之薄片製造方法，其採用以下構成，具備有送出步驟及轉印步驟，該送出步驟是將前述薄片送出；該轉印步驟，是從讓前述奈米碳管成長後的成長體朝與前述薄片之送出方向交叉的方向將前述奈米碳管拉出並切斷，藉此將前述奈米碳管轉印於前述薄片。
此外，本發明的薄片製造方法較佳為，前述薄片是積 層有沿著該薄片的送出方向排列之奈米碳管，前述轉印步驟是將被拉出的奈米碳管轉印於前述薄片。
依據以上所述之本發明，從成長體朝與薄片之送出方向交叉的方向將奈米碳管拉出後，將既定長度的奈米碳管轉印於薄片，縱使在薄片寬度改變的情況，不須改變成長體就能製造出在薄片整體上轉印奈米碳管而成的奈米碳管薄片。
這時，如果在轉印於薄片之奈米碳管上積層其他薄片，就能保護奈米碳管。
此外，如果從在薄片暫時接著有其他薄片之帶體將其他薄片剝離後，讓該其他薄片迂迴，在轉印於薄片之奈米碳管上積層迂迴後的其他薄片，就能將用來支承帶體之支承手段的個數抑制成1個，可謀求薄片製造裝置之小型化及帶體更換的作業性提昇。
10‧‧‧薄片製造裝置
20‧‧‧送出手段
21‧‧‧支承輥
21A‧‧‧轉動馬達
30‧‧‧剝離輥
40‧‧‧迂迴輥
50‧‧‧轉印手段
51‧‧‧保持手段
52‧‧‧拉出手段
53‧‧‧支承構件
53A‧‧‧支承面
54‧‧‧載台
54A‧‧‧保持面
55‧‧‧拉出構件
56‧‧‧移動手段
57‧‧‧線性馬達
57A‧‧‧滑動件
58‧‧‧直驅馬達
58A‧‧‧輸出軸
60‧‧‧積層手段
61‧‧‧按壓輥
62‧‧‧承受輥
70‧‧‧回收手段
71‧‧‧回收輥
71A‧‧‧轉動馬達
AS‧‧‧接著薄片
CB‧‧‧叢
CS‧‧‧奈米碳管薄片
CT‧‧‧奈米碳管
RL‧‧‧剝離薄片
RS‧‧‧帶體
SB‧‧‧基板
UC‧‧‧不需要的管
WK‧‧‧一體物
圖1係本發明的一實施形態的薄片製造裝置之側視圖。
圖2A係圖1的AA-AA剖面BB箭頭視圖，顯示薄片製造裝置的動作說明圖。
圖2B是薄片製造裝置之接續於圖2A的動作說明圖。
圖2C是薄片製造裝置之接續於圖2B的動作說明圖。
圖2D是薄片製造裝置之接續於圖2C的動作說明圖。
以下，參照圖式來說明本發明的一實施形態。
又本實施形態中的X軸、Y軸、Z軸分別正交，X軸及Y軸設定成既定平面內的軸，Z軸設定成與前述既定平面正交的軸。再者，在本實施形態，在以從與Y軸平行之圖1中的前面側觀察的情況為基準而表示方向的情況，「上」為Z軸的箭頭方向，「下」為其相反方向；「左」為X軸的箭頭方向，「右」為其相反方向；「前」為圖1中的前面方向、即Y軸的箭頭方向，「後」為其相反方向。
在圖1中，薄片製造裝置10，是用來製造將奈米碳管CT轉印於作為薄片之接著薄片AS而成的奈米碳管薄片CS之薄片製造裝置，其具備有：將在接著薄片AS的一面、即接著面上暫時接著有作為其他薄片的剝離薄片RL而成之帶體RS送出之送出手段20、從帶體RS將剝離薄片RL剝離之作為剝離手段的剝離輥30、讓該被剝離的剝離薄片RL迂迴之作為迂迴手段之一對的迂迴輥40、在利用迂迴輥40從剝離薄片RL剝離後的接著薄片AS上轉印既定長度的奈米碳管CT之轉印手段50、在轉印於接著薄片AS之奈米碳管CT上積層剝離薄片RL之積層手段60、以及用來回收奈米碳管薄片CS之回收手段70。
送出手段20具備有：藉由作為驅動機器的轉動馬達21A驅動且用來支承帶體RS之支承輥21。
轉印手段50，如圖2所示般具備有保持手段51、拉出手段52、支承構件53以及切斷手段。保持手段51，是用來保持讓奈米碳管CT成長後的成長體、即叢(forest，也稱為陣列)CB；拉出手段52，是從藉由保持手段51所保持的叢CB朝與接著薄片AS之送出方向交叉的方向、即前後方向將奈米碳管CT拉出；支承構件53具有支承面53A，支承面53A是位於與藉由剝離輥30剝離後的接著薄片AS之一面(接著面)同一面上，而用來支承藉由拉出手段52拉出後的奈米碳管CT；切斷手段，是將被拉出的奈米碳管CT切斷。此外，叢CB是讓奈米碳管CT在基板SB的一面上進行成長而構成，藉由該基板SB支承叢CB而形成為一體物WK。
保持手段51具備有載台54，載台54具有：藉由減壓泵、真空抽氣器等之未圖示的減壓手段將一體物WK從基板SB之另一面側進行吸附保持的保持面54A。
拉出手段52具備有：將奈米碳管CT拉出的拉出構件55、以及使該拉出構件55移動之移動手段56。拉出構件55，是朝與奈米碳管CT之拉出方向垂直的方向(前後方向)延伸設置，其剖面形狀形成為圓形。移動手段56具備有：朝前後方向延伸設置之作為驅動機器的線性馬達57、以及藉由線性馬達57的滑動件57A支承之作為驅動機器的直驅馬達58，且構成為讓藉由直驅馬達58的輸出 軸58A支承之拉出構件55可沿上下方向移動可能。
切斷手段，在本實施形態的情況，是由拉出構件55的下部所構成。
積層手段60具備有：將剝離薄片RL朝轉印於接著薄片AS之奈米碳管CT上按壓之按壓輥61、以及設置在接著薄片AS之另一面側的承受輥62。
回收手段70具備有：藉由作為驅動機器之轉動馬達71A驅動且用來回收奈米碳管薄片CS之回收輥71。
針對在以上的薄片製造裝置10中製造奈米碳管薄片CS的順序進行說明。
首先，作業者將帶體RS如圖1所示般進行安裝後，作業者或多關節機械手臂、帶式輸送機等之未圖示的搬運手段，將一體物WK載置於保持面54A的既定位置。接下來，保持手段51驅動未圖示的減壓手段，利用保持面54A將一體物WK進行吸附保持。然後，作業者將奈米碳管CT從叢CB拉出，如圖2A中的實線所示般，將該奈米碳管CT的前端部安裝在支承構件53上。這時，被拉出的奈米碳管CT因為具有黏性，可利用其黏性而藉由支承構件53進行支承。此外，奈米碳管CT彼此間是利用凡得瓦力結合，因此被拉出的奈米碳管CT成為沿著拉出方向排列之帶狀的奈米碳管CT。
接下來，當作業者透過未圖示的操作面板、個人電腦等的輸入手段輸入自動運轉開始的信號時，送出手段20及回收手段70會驅動轉動馬達21A、71A而將帶體RS送 出。接下來，當光學感測器、攝像手段等之未圖示的偵測手段偵測到接著薄片AS已到達既定位置時，送出手段20及回收手段70將轉動馬達21A、71A的驅動予以停止。然後，拉出手段52驅動直驅馬達58而使拉出構件55上昇，當移動到比接著薄片AS及支承構件53更上方之後，驅動線性馬達57，如圖2A中之上方的二點鏈線所示般，使拉出構件55往前方移動而從叢CB將奈米碳管CT拉出。接下來，拉出手段52驅動直驅馬達58，如圖2A中之下方的二點鏈線所示般，使拉出構件55下降而將奈米碳管CT轉印於接著薄片AS。
接下來，拉出手段52驅動直驅馬達58，如圖2B中的實線所示般，使拉出構件55下降而讓拉出構件55離開奈米碳管CT。然後，拉出手段52驅動線性馬達57及直驅馬達58，如圖2C中之上方的二點鏈線所示般，使拉出構件55移動到接著薄片AS和支承構件53之間且往上方移動。然後，拉出手段52驅動直驅馬達58，如圖2C中之下方的二點鏈線所示般，使拉出構件55下降，將轉印於接著薄片AS之奈米碳管CT切斷。藉此，在奈米碳管CT形成後端部和新的前端部，且如圖2D所示般，製造出在接著薄片AS上轉印有奈米碳管CT的狀態之奈米碳管薄片CS，新的前端部是藉由支承構件53進行支承。
然後，拉出手段52驅動線性馬達57及直驅馬達58，如圖2D中的二點鏈線所示般，讓拉出構件55移動到初期位置之後，未圖示之不需要的管之切斷手段將從接著 薄片AS之前端及後端超出之不需要的管UC切斷。接下來，送出手段20及回收手段70驅動轉動馬達21A、71A，以在與所轉印的奈米碳管CT的右方鄰接的位置可轉印下個要拉出的奈米碳管CT的方式將帶體RS送出後，將轉動馬達21A、71A的驅動予以停止。這時，從被送出的帶體RS藉由剝離輥30將剝離薄片RL剝離，該被剝離的剝離薄片RL藉由迂迴輥40迂迴繞過轉印手段50。此外，迂迴繞過後的剝離薄片RL藉由積層手段60積層於奈米碳管CT，以奈米碳管薄片CS的狀態被回收手段70回收。之後反覆進行與上述同樣的動作，製造出在接著薄片AS的左右方向連續地轉印有奈米碳管CT之奈米碳管薄片CS。
依據以上的實施形態，因為從叢CB朝與接著薄片AS之送出方向交叉的前後方向將奈米碳管CT拉出，將既定長度的奈米碳管CT轉印於接著薄片AS，縱使接著薄片AS的寬度改變的情況，不須改變叢CB就能製造出在接著薄片AS整體上轉印有奈米碳管CT之奈米碳管薄片CS。
如以上所示，為了實施本發明之最佳構造、方法等是揭示於前述記載中，但本發明並不限定於此。亦即，本發明，雖主要是針對特定的實施形態做圖示及說明，但在不脫離本發明的技術思想及目的之範圍內，對於以上所述的實施形態，在形狀、材質、數量及其他詳細的構造方面，所屬技術領域具有通常知識者可做各種變形。此外，上述 揭示之將形狀、材質等予以限定之記載，僅是為了容易理解本發明之例示記載，並非用來限定本發明，因此將該等形狀、材質等的限定之一部分或全部的限定解除後之構件名稱也包含於本發明。
薄片製造裝置10亦可製造出，在薄片之一面或另一面積層有2層以上的奈米碳管CT之奈米碳管薄片CS，或在薄片之一面及另一面分別積層有單層或2層以上的奈米碳管CT之奈米碳管薄片CS。在此情況，薄片可積層有沿著該薄片的送出方向排列之奈米碳管，轉印手段50可將被拉出的奈米碳管CT轉印於薄片。
薄片製造裝置10，並不限定於每次轉印奈米碳管CT就將接著薄片AS送出，例如可將轉印手段50設置成可沿著接著薄片AS的送出方向移動，在接著薄片AS上轉印既定次數的奈米碳管CT後，藉由送出手段20將接著薄片AS送出。
送出手段20，亦可僅將作為薄片之接著薄片AS或剝離薄片RL送出，而製造出僅由轉印有奈米碳管CT之接著薄片AS或剝離薄片RL構成的奈米碳管薄片CS，在此情況，迂迴手段及積層手段60有無設置皆可。
送出手段20，亦可僅將作為薄片之接著薄片AS或剝離薄片RL送出，對於轉印有奈米碳管CT之接著薄片AS或剝離薄片RL，藉由供給手段供給作為其他薄片之剝離薄片RL或接著薄片AS，將該被供給的剝離薄片RL或接著薄片AS藉由積層手段60進行積層，而製造出由接著 薄片AS、奈米碳管CT及剝離薄片RL所構成之奈米碳管薄片CS。
送出手段20，亦可送出不具備接著劑層及剝離層之作為薄片的基材。
送出手段20，亦可具備：用來偵測轉印後的奈米碳管CT之支承輥21側的端緣之偵測手段。可藉由偵測該端緣來控制帶體RS的送出量。
剝離手段亦可為板狀的刀片材。
迂迴輥40亦可為1個或3個以上。
迂迴手段，亦可讓剝離薄片RL迂迴繞過轉印手段50的下方、前方或後方，或讓從帶體RS將剝離薄片RL剝離後的接著薄片AS迂迴。
轉印手段50，亦可沿薄片的送出方向排列而設置複數個，可設置在被送出的薄片之前方或後方或是前後兩方。
轉印手段50可採用，利用機械夾頭、夾頭筒(Chuck cylinder)等的夾頭手段、庫侖力、黏着劑、黏着薄片、磁力等來保持或支承一體物WK、奈米碳管CT之構造。
保持手段51亦可利用保持面54A來直接保持叢CB。
拉出手段52，亦可朝作為與接著薄片AS之送出方向交叉的方向之右斜前方或後方、或是左斜前方或後方將奈米碳管CT拉出。
拉出手段52，可將拉出構件55兼用於作為切斷手段，在此情況，可採用切刀、雷射切割機、熱切割機、氣 切割機、高壓水刀切割機等的切斷手段，或是與拉出構件55分別獨立地設置，而將該不同個體的切斷手段兼用於作為不需要的管之切斷手段。
拉出手段52，亦可採用板材、橡膠、樹脂、海綿等所形成的支承構件、拉出構件，所採用的構件之剖面形狀可具有橢圓形、三角形或四角形等的多角形、及其他形狀。
積層手段60亦可具備用來調整按壓輥61的按壓力之按壓力調整手段。按壓力調整手段可包含：用來調整帶體RS之厚度方向上之按壓輥61及承受輥62的位置之作為驅動機器的直驅馬達、以及用來偵測按壓力之壓力感測器、測力器等的壓力偵測手段。
按壓輥61及承受輥62亦可藉由作為驅動機器之轉動馬達進行驅動，可設置編碼器來控制旋轉量。
此外，本發明之接著薄片AS的材質、種類、形狀等沒有特別的限定。例如，接著薄片AS可具有圓形、橢圓形、三角形或四角形等的多角形、及其他形狀，可採用感壓接著性、感熱接著性等的接著形態，當採用感熱接著性的接著薄片AS的情況，可設置用來加熱接著薄片AS之適當的線圈加熱器、熱管之加熱側等的加熱手段，而利用適宜的方法進行接著。此外，這種接著薄片AS例如可為：僅接著劑層之單層者，在基材和接著劑層之間設有中間層者，在基材的上面設置被覆層等之3層以上者，或是能將基材從接著劑層剝離之所謂雙面接著薄片者。雙面接 著薄片，可為具有單層或複數層的中間層者，或是不具備中間層之單層或複數層者。
本發明的手段及步驟，只要能完成針對該等手段及步驟所說明之動作、機能或步驟即可，並沒有任何的限定，當然不限定於在前述實施形態所示之僅只一實施形態的構造物及步驟。例如，送出手段只要能夠將薄片送出即可，參照申請時的技術常識，只要是在其技術範圍內者即可，並沒有任何的限定(關於其他手段及步驟的說明在此省略)。
此外，前述實施形態之驅動機器，可採用：轉動馬達、直驅馬達、線性馬達、單軸機械手臂、多關節機械手臂等的電動機器，氣缸、油壓缸、無桿缸及旋轉缸等的致動器等，也能採用將其等直接或間接組合而成者(也包含與實施形態所例示的重複者)。
10‧‧‧薄片製造裝置
20‧‧‧送出手段
21‧‧‧支承輥
21A‧‧‧轉動馬達
30‧‧‧剝離輥
40‧‧‧迂迴輥
50‧‧‧轉印手段
51‧‧‧保持手段
52‧‧‧拉出手段
53‧‧‧支承構件
54‧‧‧載台
54A‧‧‧保持面
55‧‧‧拉出構件
56‧‧‧移動手段
57‧‧‧線性馬達
57A‧‧‧滑動件
58‧‧‧直驅馬達
58A‧‧‧輸出軸
60‧‧‧積層手段
61‧‧‧按壓輥
62‧‧‧承受輥
70‧‧‧回收手段
71‧‧‧回收輥
71A‧‧‧轉動馬達
AS‧‧‧接著薄片
CB‧‧‧叢
CS‧‧‧奈米碳管薄片
CT‧‧‧奈米碳管
RL‧‧‧剝離薄片
RS‧‧‧帶體
SB‧‧‧基板
WK‧‧‧一體物

Claims (5)

  1. 一種薄片製造裝置，是用來製造將奈米碳管轉印於薄片而成的奈米碳管薄片之薄片製造裝置，其特徵在於，係具備：送出前述薄片之送出手段、以及在前述薄片上轉印既定長度的奈米碳管之轉印手段；前述轉印手段係具備：從讓奈米碳管成長後的成長體朝與前述薄片之送出方向交叉的方向將前述奈米碳管拉出之拉出手段、以及將該被拉出的奈米碳管切斷之切斷手段。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄片製造裝置，其中，具備有：從在前述薄片的一面暫時接著有其他薄片之帶體將前述其他薄片剝離之剝離手段、讓該被剝離後的其他薄片迂迴之迂迴手段、以及在轉印於前述薄片之奈米碳管上積層其他薄片之積層手段。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之薄片製造裝置，其中，前述薄片是積層有沿著該薄片的送出方向排列之奈米碳管，前述轉印手段是將被拉出的奈米碳管轉印於前述薄片。
  4. 一種薄片製造方法，是用來製造將奈米碳管轉印於薄片而成的奈米碳管薄片之薄片製造方法，其特徵在於，具備有送出步驟及轉印步驟，該送出步驟是將前述薄片送出；該轉印步驟，是從讓前述奈米碳管成長後的成長體朝與前述薄片之送出方向交叉的方向將前述奈米碳管拉出並切斷，藉此將前述奈米碳管轉印於前述薄片。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之薄片製造方法，其中，前述薄片是積層有沿著該薄片的送出方向排列之奈米碳管，前述轉印步驟是將被拉出的奈米碳管轉印於前述薄片。
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