● 摘要
多层卷对卷电子印刷工艺中的层间对准误差是影响印刷质量的最重要的指标。而一旦出现层间对准误差,则整个工艺需要停机,对准,然后再开机来消除误差。这种停机再对准的方法极大地降低了电子印刷的生产效率。针对这个缺陷,我们提出了一种主动实时的控制方式,在不需要停机的情况下,把对准误差控制在有效范围之内。
在深入分析了卷对卷印刷电子多层套准机理的基础上,针对现有卷对卷印刷电子设备在多层套准过程中由于存在滚筒动态跳动、张力分布不均,以及补偿系统带宽限制等缺陷,导致套准精度不高,造成器件印制图案的分辨率和精度不能满足市场要求的问题,提出了一种基于柔性机构的实时主动误差补偿方案,使得套准系统不仅能够避开滚筒高频跳动的问题,而且能有效地消除薄膜张力分布不均的现象。在此基础上,系统地开发了一套5自由度分布式柔性机构和一套3自由度的柔性滚筒支架,并引入了高分辨率的电容传感器,利用柔性机构和压电陶瓷驱动器的高位移分辨率和较快的反应时间,实现了对动态系统的实时主动控制,完成了苛刻的多层精密套准任务。
在本论文中,首先对多层卷对卷电子印刷的工艺背景和研究现状进行了比较全面的介绍。接着,我们结合国内外的研究现状,针对多层卷对卷电子印刷主要存在的缺陷,提出了我们所需要达到的对准精度,并提出了与之对应的设计指标。本设计的主要创新点在于引入柔性机构和压电陶瓷驱动器来对印刷设备进行实时主动对准。我们对机构的尺寸、刚度和固有频率都做了详细的理论分析和设计。
文章在机构尺寸方面进行了多维的数学优化,使机构的特性达到最优,并且对系统的机构进行了加工,做了实体实验来验证对准系统的可靠性。本论文提出的卷对卷工艺实时主动纠错对准的方式为该技术开创了一条新的方法,推动了其他相关科学的发展和研究。
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