CN101778538B - 一种生产喷纳线路板的设备系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种生产喷纳线路板的设备系统，该系统通过电脑控制线路板喷印机和流体控制器，将UV纳米导电膏按设计的路径由喷嘴直接喷印在绝缘基板上，经光热固化形成线路板。线路板喷印机是生产喷纳线路板的主要设备之一，由智能三维机械手和流体控制器两大部分配合组成，能够按电脑设计的路径、粗细喷出适量的纳米导电膏；精确控制UV导电膏流量的是流体控制器，配置空压源，内置精密调节阀和压力感应传感器，确保UV纳米导电膏吐出的稳定性及准确度；高强度、稳定的紫外灯是保证固化的前提条件，光热共同作用下充分固化，使膏与基板粘结牢。使用本套系统生产线路板，以‘喷’导线，代替‘覆’铜线。不用覆铜板，不用化学腐蚀。硬板、软板均可生产，省电省水省场地，缩短生产和试制周期，在线路板生产领域真正实现环保和无损耗的技术目标。

Description

一种生产喷纳线路板的设备系统

本发明涉及电子行业一种生产喷纳线路板的设备系统。

线路板是电子产品元器件间导通电路的基础器件，全称导电线路板，简称线路板、电路板，本文统称线路板。线路板广泛应用于电子业、家电业、装配业、国防工业等部门。可以说，任何一件电器都少不了线路板。中国已是线路板生产大国，高踞全球前三位，今后几年仍将以两位数递增。线路板加工业是永恒的朝阳产业，前景可观。

生产线路板的设备依据线路板生产方法的不同而有明显的区别，目前使用的设备有：①蚀刻线路板使用感光或印制设备，再加化学腐蚀和电镀设备，在覆铜板上蚀刻线路。②雕刻线路板使用雕刻机，将覆铜板上电路图以外的铜箔剔除以形成线路。③丝印线路板使用制版设备、丝印机和固化设备，将线路制作在网板上，油墨漏印到基板再经固化形成线路。④据介绍，国外使用精密喷墨打印机和烧结炉，将金属纳米油墨打印到基板上经烧结固化形成喷墨打印线路板。腐蚀法生产线路板浪费铜材，污染环境。

雕刻线路板使用雕刻机，将覆铜板上电路图以外的铜箔剔除以形成线路。但只能加工硬板，尚未解决软板和多层板的加工问题。

发达工业国家极为重视对线路板的研发，他们把重点都集中在集成电路线路板和线路板功能的延伸上。

本发明要解决的技术问题就是提供一种适合我国国情，环保、无损耗的一种生产喷纳线路板的设备系统。

铜材是国家的战略资源，保护环境是我们国家的基本国策之一。污染环境、浪费资源一直困扰线路板企业，在现有的生产设施上改进和沿袭传统的思维方式无法解决这两大难题。唯有突破和创新，当今先进的数字技术、微机电技术、纳米技术、精细化工技术、高分子粘结技术、流体控制技术和机算机科技，为我们提供了优化配置，集成创新的新思路、新方法、新途径，为生产喷纳线路板的设备系统提供了理论依据和技术支撑。

喷纳线路板涉及的材料主要有：UV纳米导电膏和绝缘基板。

UV纳米导电膏是由微纳米金属粉体和双组份高分子粘结剂以及阳离子光引发剂配置的膏状物，金属粉体粒径≤0.05um，在25℃时电阻率≤5X10^-4Ωcm^-1，含量不低于78％，附着力≥6Mpa，配增流剂0.5％，膜厚18～68um。UV纳米导电膏有三个功能：一是导电，使被连接部分形成导电通路，取代覆铜板。二是黏结，使UV纳米导电膏与基板粘接剂膜黏合。三是UV瞬间固化不变形，附着力≥6Mpa，固化成一体。

基板是UV纳米导电膏的载体，基板是优质绝缘材料。基板表面经粗化，离型膜保护下覆一层粘接剂膜。使用时撕开离型膜，固化后UV纳米导电膏与基板牢固黏结，形成所需要的线路板。基板厚度根据需要选用，可以使用硬板，也可以使用柔性板。

生产喷纳线路板的设备系统主要有：线路板喷印机由智能三维机械手和流体控制器配合组成，由电脑控制，组成路径控制子系统；空压机提供动力源与含注膏筒的流体控制器在电脑控制下组成控膏子系统；紫外灯发出的紫外光将导电膏固化在基板，组成固化子系统。

线路板喷印机是生产喷纳线路板设备系统的主要设备之一。它由智能三维机械手和流体控制器两大部分配合组成。线路板喷印机能够按电脑设计的路径、粗细喷出适量的纳米导电膏。线路板喷印机可读取AUTO CAD图形和电路图，能够导入导出编辑、修改，便于导入的图形在机修改、更正、确认。能够平移旋转运算，区域复制及镜射，利于扩大生产能力，提高效益。配置CCD辅助程序编辑，具有视觉影像自动靶标定位辨识和自检功能，能移动轨迹位置显示追踪。重复精度≤0.025mm；喷膏线径0.1mm；位移速度：0～300mm/s可调。

精确控制UV导电膏流量的是流体控制器，配置5kg/cm²空压源。内置精密调节阀和压力感应传感器，确保UV纳米导电膏吐出的稳定性及准确度，确保不漏膏，不滴膏。流量大小、线径粗细、流停时间、次数可内置设定。导电膏耗尽时自动提示，并记录加工次数和耗膏量。而且整个过程均可与电脑控制系统互动。

高强度、稳定的紫外灯是保证固化的前提条件。紫外光源波长390n，灯强度为1060mw/cm²，光能量在0.1～0.3j/cm²，光热共同作用下充分固化，膏与基板粘结牢，不变形。

生产喷纳线路板的设备系统，其特征是：电脑绘制要加工的线路图；线路板喷纳机根据输入的线路图信息设定喷膏的流量、时长、停流次数等技术参数，组成路径控制子系统；空压机为膏泵提供气源，与流体控制器一道组成控膏子系统；紫外灯提供的光热组成固化子系统；共同组成生产喷纳线路板的整套设备系统，实现线路板的全数字化生产。

打孔、光亮处理、多层板压制等后续处理是线路板加工业的常规工作。

从以上公开的喷纳线路板设备系统属于由多种高新科技组合成的组合发明，要点在于组合本身。由计算机控制三维机械手组成的线路板喷印机可以确保线路精度；微纳米导电膏所含金属导电物含量高，导电性能稳定；线条粗细通过喷嘴和流体控制器调控；使导电膏稳定流出的动力由微型空压机提供；流体控制器可确保膏流与线条同步，且不滴膏、不漏膏；UV固化不仅能满足线路板自身的特殊要求，还利于流水作业；双组份粘结剂，使UV纳米导电膏与基板黏结强度达到使用要求；监控装置可及时反馈加工信息，确保质量，喷纳路板的整个方案切实可行。通过应用数字技术、流体控制技术和微纳米技术做到以‘喷’线路，代替‘覆’线路，不用覆铜板，不用化学腐蚀，省水、省电、省场地、省投资，真正实现单层和多层线路板生产，环保和无损耗的技术目标，也大为缩短线路板的生产和试制周期。

本专利所指线路板设备系统是广义的，广义的线路板设备系统不仅可以用于生产电路板，也可以用于生产光路板、磁路板以及一切可以通过本设备系统生产形成凹凸线路的软板、硬板和其它物体。

Claims (5)

1.一种生产喷纳线路板的设备系统，其特征是该系统由电脑、线路板喷印机、流体控制器、空压机、紫外灯组成，属于由多种设备组合成的组合发明，要点在于组合本身，线路板喷印机由智能三维机械手和流体控制器配合组成，由电脑控制，组成路径控制子系统；空压机提供动力源与含注膏筒的流体控制器在电脑控制下组成控膏子系统；紫外灯发出的紫外光将导电膏固化在基板，组成固化子系统；

2.根据权利要求1所述的生产喷纳线路板的设备系统，其特征在于，该电脑和线路板喷印机，电脑设计线路图的路径、粗细，线路板喷印机可读取AUTO CAD图形和电路图，能够导入导出编辑、修改，便于导入的图形在机修改、更正、确认，能够平移旋转运算，区域复制及镜射，具有视觉影像自动靶标定位辨识和自检功能，能移动轨迹位置显示追踪，喷膏线径和位移速度可调；该电脑和线路板喷印机组成路径控制子系统，其中自动靶标定位辨识和自检功能具有质量监控作用；

3.根据权利要求1所述的生产喷纳线路板的设备系统，其特征在于，该流体控制器、空压机，流体控制器内置精密调节阀和压力感应传感器，精确控制导电膏流量，空压机提供空压源，按电脑设计的路径喷出适量的导电膏，确保导电膏吐出的稳定性及准确度，确保不漏膏，不滴膏，流量大小、线径粗细、流停时间、次数可内置设定，导电膏耗尽时自动提示，并记录加工次数和耗膏量，而且整个过程均可与电脑控制系统互动组成控膏子系统；

4.根据权利要求1所述的生产喷纳线路板的设备系统，其特征在于，该紫外灯能保证固化，其波长和强弱可调，在光热共同作用下使导电膏与基板粘结牢，该紫外灯组成固化子系统；

5.根据权利要求1所述生产喷纳线路板的设备系统，其特征是：电脑绘制要加工的线路图；线路板喷印机根据输入的线路图信息设定喷膏的流量、时长、停流次数这些技术参数，组成路径控制子系统；空压机为膏泵提供气源，与流体控制器一道组成控膏子系统；紫外灯提供的光热组成固化子系统；共同组成生产喷纳线路板的整套设备系统。