CN102658256A - 一种浆料沉积笔 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种浆料沉积笔，包括笔帽、笔筒和笔尖，笔帽的下端与笔筒的上端活动、密封连接构成储料腔，储料腔用于储存需要沉积的浆料；笔筒的下端与笔尖相连；储料腔通过一输气管与外部气源相连；所述浆料沉积笔还包括一恒温器和一恒温器移动装置，恒温器从笔帽的上端伸入储料腔内的浆料中，用于对浆料进行加热；恒温器移动装置与恒温器相连，用于使恒温器上下移动。本发明所述的浆料沉积笔自带恒温加热装置，从而使浆料沉积笔能够适用于各种类型的、熔点不同、工作温度不同的浆料；同时恒温器的上下移动可以改变浆料出口的压力大小，减少了浆料沉积笔直写的实际起停相对于控制指令的滞后，提高了影响灵敏度。

Description

一种浆料沉积笔

技术领域

本发明属于电子元器件制造领域，具体涉及一种浆料沉积笔。

背景技术

随着电子产品不断向集成化、小型化、多品种等方向发展，制约电子产品质量进一步提高的因素由原来的芯片尺寸大小转变为芯片间互连线间距，即基板的尺寸与布线密度。近年来，直写技术已成为电子制造领域中工程技术人员的关注热点之一。直写技术是指在电子制造领域中采用特殊的加工工具，能够依照计算机程序预设的形状和尺寸要求，在所指定的基板表面去除或者沉积所指定的各种材料，形成所需要功能结构的技术和工艺。与传统的基板制造技术相比，直写技术具有不需掩膜、制造精度高、易于修改、研制周期短、材料选择范围广、材料利用率高、对环境污染小等优点，因此在电子制造领域中具有广阔的应用前景。

直写技术主要分为减成法和加成法两种。减成法指采用特定工具在基板表面进行刻蚀或者雕刻等去除过程，该方法的工艺简单可靠，所使用的工具可以是聚焦离子束、激光束、金刚石刀具等，但所制造的微结构功能主要局限于基板相关材料。加成法是指采用特殊的工具在基板表面添加新的材料来形成微结构的过程。加成法所添加的材料不受基板材料的限制，因此可以制备的微结构种类更多，功能也更广泛。在众多的加成法直写技术中，比较成熟和应用广泛的主要有Micropen直写技术和M3D技术，但Micropen直写技术所需要的设备比较复杂，M3D技术能够适用的浆料种类较少。

中国发明专利文献“一种直写电子/光电子元器件的微细笔及由其构成的装置”(专利号为ZL200610019740.5)中公开了一种结构简单、成本较低、能应用的浆料粘度范围广的微细笔。该微细笔的减压装置位于笔帽内，并与位于笔帽顶部的施压气管相连，减压装置使气压平缓的加到笔筒上；笔帽的下端与笔筒的上端活动、密封连接构成储料腔，储料腔用于储存需要沉积的物料，笔筒的下端为笔尖。该微细笔可利用气体压力精确控制写出浆料的多少，进而决定线条宽度或膜层厚度，同时利用气体的通断和机床的运动和停止来精确控制微细笔直写的起停，可以满足各种复杂微结构的直写工艺要求。

上述专利文献所提出的微细笔的不足之处在于：

第一，不能控制储料腔内浆料的温度；当需要沉积的浆料的熔点高于室温时，只能将微细笔整体放入加热容器中进行加热，这样不仅造成了热量的浪费，而且加热容器与微细笔同步运动，增加了控制微细笔直写的复杂度。

第二，对控制指令的响应灵敏度不高；控制器通过控制气路的通断来实现微细笔直写的起停。但是，在打开气路时，储料腔内的气体压力会从低逐渐升高，升高到足以挤压出浆料时，直写过程才开始；在关闭气路时，储料腔内还存在一定的气体压力，浆料会继续流出，直至减小到不足以挤压出浆料时，直写过程才停止；因此微细笔直写的起停相对于控制指令有较大的滞后，灵敏度不高。

第三，重用性差；由于笔尖的口径大小与微细笔直写的线条宽度直接相关，而不同种类的浆料以及不同的应用场景，往往需要直写不同的线条宽度。上述专利文献所提出的微细笔的笔尖口径固定，这样若直写不同的线条宽度需要采用不同的微细笔，从而造成微细笔的重用性差，适应范围受限。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种浆料沉积笔，该浆料沉积笔能够控制储料腔内浆料的温度，并且对控制指令的响应灵敏度高。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种浆料沉积笔，包括笔帽、笔筒和笔尖，笔帽的下端与笔筒的上端活动、密封连接构成储料腔，储料腔用于储存需要沉积的浆料；笔筒的下端与笔尖相连；所述储料腔通过一输气管与外部气源相连；

所述浆料沉积笔还包括一恒温器和一恒温器移动装置，所述恒温器从笔帽的上端伸入储料腔内的浆料中，用于对浆料进行加热；所述恒温器移动装置与恒温器相连，用于使恒温器上下移动；

所述恒温器包括器身、发热元件和第一测温元件，所述器身由导热材料制成，器身内部有一用于盛放液体的中空腔；器身的上端设置有一进液口；所述发热元件和第一测温元件固定安装在中空腔内，并通过导线与外部控制器相连；外部控制器根据第一测温元件所测的温度来控制发热元件的输出功率。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明所述的浆料沉积笔自带恒温加热装置，从而使浆料沉积笔能够适用于各种类型的、熔点不同、工作温度不同的浆料。恒温器内部的发热元件、第一测温元件和外部控制器构成了一个闭环控制系统，使中空腔内的液体能够始终保持在一个恒定的温度，并通过热传导，使浆料保持恒温，进一步保证了浆料沉积质量的稳定。同时恒温器采用水浴或油浴的加热方式，可以使浆料受热均匀，温度稳定，同时控制简便。

(2)本发明所述的浆料沉积笔通过增加一恒温器移动装置，使恒温器能够上下移动，恒温器的上下移动可以改变浆料出口的压力大小。在打开气源开关时，恒温器移动装置控制恒温器向下移动一段距离，则增大了浆料出口的压力，加快了浆料由笔尖喷出的时间；在断开气源开关时，恒温器移动装置控制恒温器向上移动一段距离，则减小了浆料出口的压力，加快了浆料停止喷出的时间；从而减少了浆料沉积笔直写的实际起停相对于控制指令的滞后，提高了影响灵敏度。

本发明所述的浆料沉积笔的进一步设置有：所述的恒温器移动装置包括一电磁铁和一铁件，所述电磁铁固定安装在笔帽上，铁件固定安装在恒温器的上端；电磁铁与铁件之间存在间隙。如此设置可以使恒温器移动装置的结构更简单，并且便于实现。

本发明所述的浆料沉积笔的进一步设置有：所述电磁铁组件与铁件之间设置有一弹簧。如此设置可以使恒温器的运动更平稳。

本发明所述的浆料沉积笔的进一步设置有：笔帽和笔筒的内壁均由导热材料制成，笔帽和笔筒的外壁均由隔热材料制成，恒温器的上端与笔帽的内壁接触。如此设置可以使恒温器对浆料的加热效果更好，同时减少热量损失，节约能源。

本发明所述的浆料沉积笔的进一步设置有：所述储料腔内还设置有第二测温元件。如此设置可以随时了解浆料的温度是否达到预先设定的工作温度，便于实现精确控制。

本发明所述的浆料沉积笔的进一步设置有：储料腔内还设置有一减压装置，输气管通过减压装置后与储料腔连通。如此设置可以使从输气管进入储料腔的高压气体平缓的作用在浆料上，从而使浆料平稳的喷出。

本发明所述的浆料沉积笔的进一步设置有：所述笔筒的下端通过一连接器与笔尖相连。如此设置可以使浆料沉积笔与任何口径的笔尖配合使用，在需要直写不同的线条宽度时，只更换连接器和笔尖即可，从而大大增强了浆料沉积笔的重用性，扩展了其适用范围。

本发明所述的浆料沉积笔的进一步设置有：所述连接器的一端设置有第一通孔，另一端设置有第二通孔，第一通孔和第二通孔相互连通；笔筒的下端可密封的旋入第一通孔内，笔尖的上端可密封的旋入第二通孔内。如此设置可以使连接器的结构更简单，较易实现。

附图说明

图1为本发明所述浆料沉积笔的结构图；

图2为恒温器的结构放大图；

图3为恒温器移动装置的结构放大图；

图4为笔尖转换接口的结构放大图；

如图各标号的含义如下：

笔帽-1，笔筒-2，笔尖-3，浆料-4，储料腔-5，输气管-6，恒温器-7，恒温器移动装置-8，减压装置-9，外部控制器-10，转换接口-21，器身-71、发热元件-72，第一测温元件-73，中空腔-74，中空腔-75，进液口-76，导线-77，电磁铁-81，铁件-82，缓冲弹簧-83，壳体-84。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供了一种浆料沉积笔，包括笔帽1、笔筒2、笔尖3、恒温器7和恒温器移动装置8，笔帽1的下端与笔筒2的上端活动、密封连接构成储料腔5，比如通过螺纹连接或直接卡接等；储料腔5用于储存需要沉积的浆料4；笔筒2的下端与笔尖3相连，笔尖3为浆料的出口；储料腔5通过一输气管6与外部气源相连，用于向储料腔5内施加压力；恒温器7从笔帽1的上端伸入浆料4中，用于对浆料4进行加热；恒温器移动装置8与恒温器7相连，用于使恒温器7上下移动。

恒温器7的作用在于使浆料沉积笔能够适用于各种类型的、熔点不同的浆料，同时恒温器7能够使浆料保持在一个恒定的温度，保证浆料沉积的质量稳定。如图2所示，恒温器7的结构为：包括器身71、发热元件72和第一测温元件73，所述器身71由导热材料制成，比如铜、铝等；器身71内部有一用于盛放液体的中空腔74，器身71的上端设置有一进液口75。所述发热元件72和第一测温元件73固定安装在中空腔74内，并通过导线77与外部控制器10相连。中空腔74内可以盛放水、油等溶液，发热元件72用于对溶液进行加热，比如可以采用发热管、电热膜等来实现，第一测温元件73用于测量溶液的实时温度，可以采用热电偶、热电阻等来实现。外部控制器10根据第一测温元件73所测的温度来控制发热元件72的输出功率，发热元件72、第一测温元件73和外部控制器构成了一个闭环控制系统，从而可以保证中空腔74内溶液的实际温度保持在控制器内预先设定的工作温度上。所述工作温度可以综合考虑浆料类型、基材材料等因素予以设定。由于器身71由导热材料制成，器身71将热量传递给位于器身71外部的浆料4，实现对浆料4的加热；同时这种水浴或油浴的加热方式，可以使浆料4受热均匀，温度稳定，控制简便。

恒温器移动装置8的作用在于使恒温器7上下移动，由于恒温器7的下端部分浸入到浆料4中，当恒温器7上下移动时，就可以改变恒温器7浸入浆料4中的体积大小，从而改变笔尖3即浆料出口的压力大小。本发明中的恒温器移动装置8与外部气源的开关联动，即当打开外部气源开关时，同时启动恒温器移动装置8，使恒温器7向下移动一段距离；此时高压气体通过输气管6进入储料腔5，作用在浆料4上，恒温器7更深的浸入浆料4中，从而增大了浆料出口的压力，加快了浆料4由笔尖3喷出的时间。当断开外部气源开关时，同时启动恒温器移动装置8，使恒温器7向上移动一段距离；此时高压气体停止进入储料腔5，恒温器7从浆料4中拔出一段距离，从而减小了浆料出口的压力，加快了浆料4停止喷出的时间。

本发明所述的浆料沉积笔在基板上移动的同时，打开外部气源开关，并启动恒温器移动装置8，使恒温器7向下移动一段距离，储料腔5内的浆料4便通过笔尖3流出，在基板上写下所需的形状和线宽的导线或者光波导图像等。

如图3所示，恒温器移动装置8的一种结构为：包括一电磁铁81和一铁件82，所述电磁铁81固定安装在笔帽1上，铁件82固定安装在恒温器7的上端；电磁铁81与铁件82之间存在间隙；电磁铁81和铁件82可以通过一壳体84封装后整体安装在笔帽1上。电磁铁81通电时，电磁铁81产生磁力，吸引铁件82至电磁铁81上，从而带动恒温器7向上移动；电磁铁81断电时，电磁铁81的磁力消失，铁件82和恒温器7由于重力作用向下移动。电磁铁81与铁件82之间还可以设置一缓冲弹簧83，从而使恒温器7的运动更平稳。当然，恒温器移动装置8还可以采用其他结构，比如采用气缸来实现，气缸固定安装在笔帽1上，恒温器7与气缸的活塞杆相连；气缸通电时，活塞杆向下运动，从而带动恒温器7向下移动；气缸断电时，活塞杆向上运动，从而带动恒温器7向上移动。

笔帽1和笔筒2的内壁均由导热材料制成，笔帽1和笔筒2的外壁均由隔热材料制成，恒温器7的上端与笔帽1的内壁接触。恒温器7将热量传递给笔帽1和笔筒2，可以加快浆料4的加热速度，同时笔帽1和笔筒2外壁的隔热材料可以防止热量损失。

储料腔5内还可以设置第二测温元件51，用于测量浆料4的实时温度。当浆料4的实时温度达到工作温度时，再打开外部气源开关，开始浆料沉积过程。

输气管6可以穿过一减压装置9后与储料腔5连通，所述减压装置9可以设置在笔帽1的外部，也可以设置在笔帽1的内部。

如图4所示，笔筒2的下端通过一连接器21与笔尖3相连，连接器21的一端设置有第一通孔22，另一端设置有第二通孔23，第一通孔22和第二通孔23相互连通。笔筒2的下端可密封的旋入第一通孔22内，笔尖3的上端可密封的旋入第二通孔23内。连接器21与笔尖3配套使用，可以实现浆料沉积笔与任何口径的笔尖3配合使用。

本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种浆料沉积笔，包括笔帽、笔筒和笔尖，笔帽的下端与笔筒的上端活动、密封连接构成储料腔，储料腔用于储存需要沉积的浆料，笔筒的下端与笔尖相连；所述储料腔通过一输气管与外部气源相连；

其特征在于，所述浆料沉积笔还包括一恒温器和一恒温器移动装置，所述恒温器从笔帽的上端伸入储料腔内的浆料中，用于对浆料进行加热；所述恒温器移动装置与恒温器相连，用于使恒温器上下移动；

所述恒温器包括器身、发热元件和第一测温元件，所述器身由导热材料制成，器身内部有一用于盛放液体的中空腔；器身的上端设置有一进液口；所述发热元件和第一测温元件固定安装在中空腔内，并通过导线与外部控制器相连；外部控制器根据第一测温元件所测的温度来控制发热元件的输出功率。

2.根据权利要求1所述的浆料沉积笔，其特征在于，所述的恒温器移动装置包括一电磁铁和一铁件，所述电磁铁固定安装在笔帽上，铁件固定安装在恒温器的上端；电磁铁与铁件之间存在间隙。

3.根据权利要求2所述的浆料沉积笔，其特征在于，所述电磁铁组件与铁件之间设置有一复位弹簧。

4.根据权利要求1-3任一所述的浆料沉积笔，其特征在于，笔帽和笔筒的内壁均由导热材料制成，笔帽和笔筒的外壁均由隔热材料制成，恒温器的上端与笔帽的内壁接触。

5.根据权利要求4所述的浆料沉积笔，其特征在于，所述储料腔内还设置有第二测温元件。

6.根据权利要求4所述的浆料沉积笔，其特征在于，储料腔内还设置有一减压装置，输气管通过减压装置后与储料腔连通。

7.根据权利要求4所述的浆料沉积笔，其特征在于，所述笔筒的下端通过一连接器与笔尖相连。

8.根据权利要求7所述的浆料沉积笔，其特征在于，所述连接器的一端设置有第一通孔，另一端设置有第二通孔，第一通孔和第二通孔相互连通；笔筒的下端可密封的旋入第一通孔内，笔尖的上端可密封的旋入第二通孔内。

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