精细喷印与过程控制的一体化平台
让微米级点、线与多层图形的工艺开发更直观
- 可编程电场：设定电压波形，调节液滴喷出与沉积。
- 视觉与运动协同：四路相机观察，配合闭环运动控制。
- 图形直接转为打印路径：支持导入、绘制与参数化编辑。
- 1–45 μm 点、线 / 实际尺寸取决于材料与工艺
01
平台与原理
近距离液滴喷印
TL-EHD 以微小液滴直接成点，通过密集落点搭接形成复杂图案
- 微小接收间隙：喷嘴至接收板距离小（几十～几百微米）， 针尖贴近板面进行喷印。
- 液滴直接成点：电场驱动微小液滴喷出， 在设定位置沉积成点。
- 密集落点成线：运动与喷印同步，沿路径密集落点， 相邻液滴搭接形成复杂图案。
三类电场驱动工艺的区别
TL-EHD 聚焦点、线图形喷印与微结构构建
面向调试与扩展的整机结构
多面开门机箱、大理石平台与双显示器工作站
- 四面可开启：便于装样、维护及功能扩展。
- 大理石基座：搭配高精度多轴运动系统。
- 双大屏显示：显示运动、四路相机、波形与反馈界面。
- 设备尺寸 1613 × 908 × 724 mm / 整机重量约 500 kg
02
运动与电场
X–Y–Z–K 四轴闭环运动
独立列示各轴行程、速度与精度，便于按任务选型
- X、Y、K 轴采用直线电机，Z 轴采用旋转伺服电机。
- 闭环控制配合运动同步，兼顾静态定位与路径运行。
- 100 nm 与 ±1.5 μm 为机械定位精度，实际打印定位精度取决于材料与实际工艺。
| 运动轴 | 行程 | 最大速度 | 原资料精度指标 |
|---|---|---|---|
| X 轴 | >180 mm | 200 mm/s | 重复定位 ±1.5 μm |
| Y 轴 | >180 mm | 200 mm/s | 重复定位 ±1.5 μm |
| Z 轴 | >80 mm | 20 mm/s | 定位精度 100 nm |
可调高压与稳定电场输出
以电场控制作为喷印过程的动力基础
- 0–2000
- V：高压输出范围
- 0–10 mA：输出电流，连续可调
- 数显控制，提供稳定、可编辑的电压输出。
任意波形高压静电，细化喷印调节
PC 端编辑频率、占空比、幅值与直流偏置
- 常用波形与组合波形：支持自定义波形，软件界面可切换中英文。
数字示波反馈
观察电压信号与脉冲输出，为工艺调节提供依据
- 双通道 / 50 MHz：USB 数字示波器，50 MHz 模拟带宽。
- 最高 200 MSa/s
- 采样率用于记录信号变化。
- 灵敏度与输入范围：10 mV/div–2 V/div −100 V 至 +100 V（DC+AC）
03
材料与供液
原料与墨水选择
以溶液、稳定分散液或液态固化配方供料
- 配方与工艺匹配：关注黏度、电导率与表面张力， 检查颗粒分散、沉降与喷嘴堵塞。
- 匹配基底润湿性与干燥、固化条件。 光固化配方需匹配相应光源。
- 以上为选材参考，具体配方需结合喷嘴、波形、供液及基底验证。
| 原料类别 | 墨水形态 / 示例 | 可评估用途 |
|---|---|---|
| 导电墨水 | 银纳米颗粒、PEDOT:PSS 分散液、银离子墨水 | 微电极、导电线路 |
| 聚合物溶液 | 绝缘或功能聚合物的溶液 | 绝缘图案、功能微结构 |
| 功能颗粒分散液 | 半导体纳米颗粒等稳定分散体系 | 功能层、微米图案 |
| 光固化配方 | 可喷印的 UV 固化树脂或预聚物 | 定点固化、微结构成形 |
微米级喷嘴与夹具
根据材料黏度与目标图形选择喷嘴
- 1–100 μm：配备多种微米级针头口径。
- 材料与针径协同选择：低黏度材料通常选择较小口径。
- 专用夹具：与流体推进装置配合使用。
双头打印与手动切换
支持两个微米针头的工艺组合
- 双针头配置：可同时使用，也可交替使用。
- 分别调节三维位置：两个针头均具有 X–Y–Z 调节。
- 多视角在线观察：便于对中与喷印过程检查。
微量供液与注射控制
- 适配点状与线状图形打印
- 流量范围：0.01 μL/h 至 99.9 mL/h
- 溶液粘度：300–5000 cP 适配液体黏度
- 1、10、20 mL 注射器：配合鲁尔接口不锈钢针头，按材料选择口径。
多环真空吸盘与基底固定
支持水平调节，适配多种晶圆尺寸：1–4 英寸
- 多环镀金真空吸盘
- 适配 1、2、3、4 英寸硅片， 结构具有绝缘耐高压设计。
- 双通道静音真空泵，吸力可调，便于固定与更换样品
365 nm 紫外固化
可与打印联动，也可单独控制
- 按路径顺序或同步工作
- 支持可编程固化控制。
- 随 Z 轴同步运动：通过精密旋钮调节与针头的相对距离。
- 工作位置可保存：横向工作位置可切换，支持 4 个记忆位置。
04
视觉与软件
四路显微观测
分别观察对位、喷嘴高度、液滴过程与表面形貌
从喷嘴位置到液滴细节
显微图像提供不同尺度的过程观察
- 对位观察 ×4
- 原位表面观察 ×15
- 高度观察 ×2
- 液滴同步观察
镜头与喷头的协调布局
独立调节，便于观察与工艺调试
- 四路分别控制与显示：按任务选择相机视角。
- X–Y–Z 方向调节：相机与针头位置可灵活调整。
- 绝缘间距设计：镜头与喷头之间保留合理间距。
图形驱动的打印软件
无需手工编写 G 代码，直接进行图形编辑与任务设置
- 图形可视化编辑：查看图形、路径与运行状态。
- 代码自动生成：运动代码由软件内部生成与调用。
- 闭环与位置显示：实时显示 X–Y–Z 位置。
等距离喷印与路径同步
在拐弯与变速区域保持合理的沉积间距
- 按路径距离触发：配合运动速度控制液滴分布。
- 转弯区域自动适配：通过间距控制改善线宽一致性。
- 恒速路径规划：按速度规划圆角与助跑空程。
多格式导入与任务管理
连接图形设计、工艺参数和运动执行
- 多任务排队与参数备份：全局参数统一保存，便于调用、 备份与误操作后的恢复。
| 图形来源 | 支持格式 |
|---|---|
| CAD 图形 | DXF / DWG |
| 电路图形 | Gerber / NC Drill |
| 文本数据 | TXT / CSV |
参数化绘图与脚本扩展
基础图形、复杂填充与逻辑控制可组合使用
- 绘图与标记：点、线、圆、圆弧、椭圆、矩形、折线， 中英文文字、条码与二维码。
- 多种填充方式：直线、交叉线、蛇形与三明治填充等， 共 8 种填充方式。
- 脚本与计算：Loop / If、自定义变量、三角函数， 支持 CAD 与三维图形尺寸测量。
- 参数化图案与属性设置：网格、圆阵列等常用图案， 支持实时路径显示。
05
样品与演示
叉指电极图形示例
结构示意展示排列方式，实物显微图展示线条与局部细节
- 结构示意：实物显微图
- 两组梳齿状细线交错排列， 彼此留有间隙。
- 整体形貌与局部放大，尺寸见图中标尺。
复杂文字与二维微图案
通过图形导入和路径编辑表达复杂细节
- 中文古诗图案：复杂笔画与密集图形 转为可执行的打印路径。
- 能在线观察整体形状，也检查 线条连接与局部沉积。
连续线条打印演示
同步查看规划路径与实际沉积过程
- 线条连续性：观察往复路径与转弯。
- 路径叠加：对照规划轨迹与实物。
- 动态过程
点阵图形打印演示
以微小液滴排列形成复杂图案
- 点阵式表达：将图形转换为离散点的排布。
- 显微与路径同步显示：结合相机观察喷印细节。
- 原始视频演示
微型地图与复杂轮廓
对照相机画面与软件路径，观察细节一致性
- 复杂边界：连续路径表达曲线与不规则轮廓。
- 过程对照：将实际打印与电脑规划同步观察。
- 原始视频演示
06
参数与应用
TL-EHD 关键参数
按模块查看主要规格与适配范围。
- 运动精度见四轴运动页，材料黏度与注射器适配范围见供液页。
| 参数 | 原资料指标 |
|---|---|
| 点、线尺寸参考 | 1–45 μm，随材料与工艺变化 |
| 高压输出 / 电流 | 0–2000 V / 0–10 mA |
| 微米针头口径 | 1–100 μm，多规格 |
| 微量供液范围 | 0.01 μL/h–99.9 mL/h |
| 基底 / 晶圆尺寸 | 1、2、3、4 英寸 |
| 紫外固化波长 | 365 nm |
| 尺寸 / 重量 | 1613 × 908 × 724 mm / 约 500 kg |
微米级图形的应用方向
面向功能材料与微器件研发，按材料和结构匹配工艺
- 印刷电子：柔性线路、薄膜晶体管、触摸电极 局部电路修复与微纳点胶
- 显示与微光学：显示器件、量子点色转换层 微透镜与微光学结构
- 传感与微型能源：压力及功能传感器、太阳能电池图形 微型储能电极
- 生物与三维结构：微纳结构 3D 打印、组织工程支架 细胞打印等生物材料研究
- 叉指电极与功能器件图形：将精细线路组织为传感、声学及电子器件结构
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