CN102905469A - 用于制作印刷电路板的整平装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于制作印刷电路板的整平装置，包括：水平的作业线，用于传送印刷电路板在制板；沿着水平作业线前后连续布置的一组或多组滚辘，每组滚辘包括三个滚辘，其中两个滚辘平行地设置于作业线的传送带的一侧，另一滚辘设置于传送带的另一侧且处于两个平行设置的滚辘之间；其中，三个滚辘之间的距离设置为使得印刷电路板在制板的前后两端受到两个平行设置的滚辘的支撑力，中间部分受到另一个滚辘的压力。本发明还提供了一种用于制作PCB的整平方法。本发明提高了PCB的制作质量。

Description

用于制作印刷电路板的整平装置和方法

技术领域

本发明涉及印刷电路板(PCB)领域，具体而言，涉及用于制作印刷电路板的整平装置和方法。

背景技术

根据相关技术制作多层PCB，需要将金属铝板与多层铝基板(即FR4板)压合。然而发明人发现，因为金属铝与FR4板材性质差异大，压合时涨缩不一致，且内部叠构不对称，所以容易造成板翘的问题。PCB在制板弯曲给后制程和后工序带来很多隐患以及不必要的报废，给生产加大了成本。

根据相关技术，目前的PCB在制板特别是金属铝板及多层铝基板在压合时无法避免板翘问题，只能在层压后采用机械物理方法做整平处理。相关技术的整平机是将很多片PCB在制板叠放在一起，热压一段时间，然后取出风干，自然散热，然后进入下一工序或成为成品。

发明人发现，这种整平机为了保证工作效率而将数十片PCB在制板一起热压，但这样容易因为受热温度不均、受压点不均而导致每块板热胀冷缩情况差异，从而使PCB在制板胀缩情况不同，或造成水气凝结于PCB在制板焊接面接点与插件孔内，在其后电子零件组装时造成隐患，影响电路板的电路传输品质。而且，这种整平机无法根据PCB在制板的板厚方便地调节压力大小。

发明内容

本发明旨在提供一种用于制作PCB的整平装置和方法，以解决PCB翘板的问题。

在本发明的实施例中，提供了一种用于制作印刷电路板的整平装置，包括：水平的作业线，用于传送印刷电路板在制板；沿着所述水平作业线布置的一组或前后布置的多组滚辘，每组滚辘包括三个滚辘，其中两个滚辘平行地设置于作业线的传送带的一侧，另一滚辘设置于传送带的另一侧且处于两个平行设置的滚辘之间；其中，三个滚辘之间的距离设置为使得印刷电路板在制板的前后两端受到两个平行设置的滚辘的支撑力，中间部分受到另一个滚辘的压力。

作业线可包括：传送带，用于承载印刷电路板在制板；上下两排行辘，分别位于传送带两侧并用于夹紧并移动传送带；电机，用于驱动行辘和滚辘。

一台电机可通过同一条链条，仅驱动位于传送带一侧的行辘和滚辘。

本装置中，可在每个滚辘所在传送带的另一侧的相对位置设置一个行辘。

本装置可还包括：一个加热装置，设置在作业线上各组滚辘之前或其中两组滚辘之间；或者多个加热装置，分布在作业线上各组滚辘之前。

加热装置可包括：风机、发热器件和风刀，其中，风机将发热器件加热的空气通过风刀吹送到作业线上，加热的空气的温度为60-200摄氏度。

本装置可还包含外壳，用于容纳作业线和加热装置；上排行辘和与上排行辘同侧的滚辘均通过弹簧连接到外壳的上壁，弹簧对上排行辘和与上排行辘同侧的滚辘均施加向下的压力；或者下排行辘和与下排行辘同侧的滚辘均通过弹簧连接到外壳的下壁，弹簧对下排行辘和与下排行辘同侧的滚辘均施加向上的压力。

弹簧可具有压力调节装置。

本装置可还包括：散热装置，分布在作业线上所有滚辘之后；散热装置包括：风机和风刀，其中，散热装置的风机将空气通过散热装置的风刀吹送到作业线上，使得作业线上的印刷电路板在制板的温度降低。

滚辘所在传送带的另一侧的相对位置的行辘的表面可为非金属材料。

在本发明的实施例中，还提供了一种用于制作印刷电路板的整平方法，包括：通过水平的作业线传送印刷电路板在制板，使印刷电路板在制板穿过沿着水平作业线的一组或前后连续布置的多组滚辘，其中，每组滚辘包括三个滚辘，其中两个滚辘平行地设置于作业线的传送带的一侧，另一个滚辘设置于传送带的另一侧且处于平行设置的两个滚辘之间，平行设置的两个滚辘向印刷电路板在制板的前后两端施加支撑力，另一滚辘向印刷电路板在制板的中间部分施加压力。

本方法可还包括：在传送印刷电路板在制板穿过各组滚辘之前，加热印刷电路板在制板。

本发明上述的整平装置和方法利用三点构成一平面的原理，采用作业线和滚辘对PCB在制板分别进行整平，克服了PCB在制板翘板给后续制作带来的问题，提高了PCB的质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的一组滚辘的示意图；

图2示出了根据本发明优选实施例的作业线的示意图；

图3示出了根据本发明优选实施例的滚辘和行辘的示意图；

图4示出了根据本发明优选实施例的整平装置的示意图；

图5示出了根据本发明优选实施例的加热装置的示意图；

图6示出了根据本发明优选实施例的滚辘和行辘的示意图；

图7示出了根据本发明优选实施例的压力调节机构的示意图；

图8示出了根据本发明优选实施例的整平装置的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

本发明的一个实施例提供了一种用于制作PCB的整平装置，包括：

水平的作业线，用于传送PCB在制板；

沿着所述水平作业线布置的一组或前后布置的多组滚辘，每组滚辘包括三个滚辘，其中两个滚辘平行地设置于作业线的传送带的一侧，另一滚辘设置于传送带的另一侧且处于两个平行设置的滚辘之间；

其中，三个滚辘之间的距离设置为使得印刷电路板在制板的前后两端受到两个平行设置的滚辘的支撑力，中间部分受到另一个滚辘的压力。

图1示出了根据本发明实施例的一组滚辘的示意图。如图1所示，经过压合的PCB在制板形成的板翘向上弯曲，平行的两个滚辘设置在作业线的下方，另一个滚辘设置在作业线的上方。如果PCB在制板的板翘向下弯曲，则平行的两个滚辘设置在作业线的上方，另一个滚辘设置在作业线的下方。下文仅以PCB在制板的板翘向上弯曲为例进行说明，但并不以此为限。如图1所示，本实施例的整平装置运用了三点成一个平面的整平原理，当PCB在制板经过滚辘时，下方的两个滚辘将向PCB在制板的两端施加向上的支撑力F’，而上方中间的滚辘将从中间向PCB在制板施加压力F，利用物理机械力将板子压平。本整平装置利用作业线传送PCB在制板，使得每一片PCB在制板的整平单独完成，不需要数十片叠放起来整平，并用合理的方式对PCB在制板进行整平，从而提高产品质量。

需要指出的是，由三个滚辘组成一组滚辘的实施方式只是本发明的实施方式之一，一组滚辘也可包含三个以上，比如四个、五个或更多上下交叉设置的滚辘，同样能利用三点成面的原理，起到整平效果。下文仅以一组三个滚辘为例进行说明，但并不以此为限。

本发明的实施例提供了一种用于制作印刷电路板的整平方法，包括：通过水平的作业线传送印刷电路板在制板，使印刷电路板在制板穿过沿着水平作业线的一组或前后连续布置的多组滚辘，其中，每组滚辘包括三个滚辘，其中两个滚辘平行地设置于作业线的传送带的一侧，另一个滚辘设置于传送带的另一侧且处于平行设置的两个滚辘之间，平行设置的两个滚辘向印刷电路板在制板的前后两端施加支撑力，另一滚辘向印刷电路板在制板的中间部分施加压力。

图2示出了根据本发明优选实施例的作业线的示意图，作业线包括：

传送带，用于承载PCB在制板；

上下两排行辘，分别位于所述传送带两侧并用于夹紧并移动传送带；

电机，用于驱动行辘和滚辘。

该作业线的结构比较简单，容易实现。

优选地，电机仅驱动下排行辘和与下排行辘同侧的滚辘。由于上排行辘处于被动的摩擦转动，并不需要由电机驱动的额外的传动系统，故这样的设计可以优化传动系统，减少不必要的动力源，使得传动系统更加简单。或者电机仅驱动上排行辘和与上排行辘同侧的滚辘，使得下排行辘与下方滚辘被动传动。

优选地，在上述电机仅驱动下排行辘和下方滚辘的实施例中，所有下排行辘通过同一条链条连接至同一个电机，使得这些下排行辘同步转动；上排行辘靠弹簧的弹力与对应的下行辘压紧，实现下行辘对上行辘的传动。所有的下排行辘使用同一个电机，可以使得所有的下排行辘用相同的速率匀速转动。类似地，可以所有上排行辘通过同一条链条连接到同一个电机，效果类似。除了链条传动的方式外，其他啮合传动方式如齿轮传动等，但轴间距较大以及传动比要求精确的环境下，更推荐使用链传动方式。

图3示出了根据本发明优选实施例的滚辘和行辘的示意图，在每个滚辘的相对位置也设置一个行辘，从而实现更好的整平效果。滚辘相对位置的行辘的表面为非金属等摩擦系数较高的材料这样设计的好处是，利用非金属等摩擦系数较高的物质，可以防止PCB在制板在传送过程中的打滑和擦花。滚辘的表面可以为金属，也可以为非金属，图中的滚辘表面为金属。

优选地，该整平方法还包括：在传送PCB在制板穿过所述各组滚辘之前，加热PCB在制板。当仅包含一组滚辘的情况下，在传送PCB在制板穿过该组滚辘之前加热PCB在制板，使得PCB在制板预热软化从而更容易实现整平。当包含两组或两组以上滚辘时，在各组滚辘之前(比如有两组滚辘时，在第一组之前，以及第一组和第二组之间)对PCB在制板进行逐步预热软化，可实现更好的整平效果。

优选地，该整平装置还包括加热装置，设置在第一组滚辘(如果有多组滚辘)之前或者设置在其中两组滚辘之间。加热装置在整平之前将PCB在制板预热软化，使得PCB在制板经滚辘机械力整平时更容易实现。

优选实施例的整平装置也可以包括多个加热装置，设置在各组滚辘之前，这可以实现更好的加热效果。

优选实施例的整平装置可以进一步包括散热装置，设置在作业线上最后一组滚辘(如果有多组滚辘)之后，散热装置使得整平后的PCB在制板能迅速恢复到常温，以供下一环节的制作，或方便操作工人手持。图4示出了根据本发明优选实施例的整平装置的示意图，如图4所示，整平装置分为三段式：预热区，包括加热装置和行辘；整平区，包括加热装置、行辘和滚辘组；冷却区，包括散热装置和行辘。可以看到，图4中的整平区共有三组滚辘，加热装置除了设置于预热区外，还设置在整平区相邻两组滚辘之间，这样在每一次滚辘整平前都会进行一番预热，分三次循序渐进的逐步使PCB在制板软化和被整平。需要注明的是，图4中与滚辘对应的行辘只是更优的实施方案，为了是整平达到更好的效果。

图5示出了根据本发明优选实施例的加热装置的示意图，包括：风机、发热器件(未示出)和风刀，其中，风机将发热器件加热的空气通过风刀吹送到作业线上，加热的空气的温度为60-200摄氏度；散热装置包括：风机和风刀，其中，散热装置的风机将冷空气通过散热装置的风刀吹送到作业线上。散热装置与加热装置类似，包括风机和风刀，但没有发热器件。

如图5所示，风机位于机器底部，风机有空气的进入口，风机工作将空气吸入，并通过空气过滤器，加热管等装置，将热风传输至风刀管道，风刀管道将热空气分为上热风风刀和下热风风刀，通过风刀上的出气口将空气吹向板面，上下两排的风刀尺寸，风力，出气口数量等保持一致。每一组风刀都可单独使用，单独控制。该加热装置的结构比较简单，容易实现。

需要说明的是，本发明实施例提供的加热装置还可以为其他，比如直接向金属滚辘供热的加热设备，利用金属滚辘良好的导热性，在加热的同时施以机械力来对PCB在制板进行整平。优选采用两组或以上的滚辘，与图5所示的风热装置同理，逐步对PCB在制板进行加热和整平。

优选地，整平装置还包括：外壳，用于容纳作业线和加热装置，在使用风热和风冷装置的实施例中，外壳的顶部具有出风口。顶部设计出风口，可以将多余空气吸走，避免机器内部压力过大，温度湿度过高。

图6示出了根据本发明优选实施例的滚辘和行辘的示意图，上排行辘和与上排行辘同侧的滚辘均通过弹簧连接到外壳的上壁，弹簧对上排行辘和与上排行辘同侧的滚辘均施加向下的压力。整平线分为上下两排滚辘，下排的滚辘使用传动系统，整平区内的几组下排滚辘将使用同一个电机，并用链条带动转动；上排的行辘和滚辘都是非传动链控制，靠弹簧的压力与相对应位置的下行辘和下滚辘压紧，使得上排行辘上排滚辘、下排行辘下排滚辘同时给PCB在制板加压，将PCB在制板紧紧压于其中。类似的，可以下排行辘和与下排行辘同侧的滚辘均通过弹簧连接到外壳的下壁，弹簧对下排行辘和与下排行辘同侧的滚辘均施加向上的压力。

图7示出了根据本发明优选实施例的压力调节机构的示意图，弹簧具有压力调节装置。每组滚辘可以设计压力调节功能，在机器顶部设计调节旋钮，可以独立控制各个上方滚辘向下的压力，下排行辘和滚辘的水平位置保持不动，压力调节旋钮控制的是上方滚辘与水平作业线之间的距离。单独设计滚辘压力大小的优点在于，各个滚辘的压力值可以不相同，可根据实际情况调整压力大小，从而每个上方滚辘与水平作业线间的距离可以调控，自由控制压力大小，达到整平目的。

图8示出了根据本发明优选实施例的整平装置的示意图，设计图说明：

每组滚辘数量：3个；

滚辘直径：100-150mm；

滚辘长约120-180mm；

滚辘数量约3-6组；

整平加热温度60-200°；

风刀数量约4-6组。

该整平装置由传动系统和加热系统两大部分组成，构成预热区和整平区其中，预热区位于整平区的上游(即沿水平作业线方向，PCB在制板先经过预热区，后经过整平区)：

预热区利用风机将空气抽入，加大风压，并通过加热管，通过风刀传送给PCB在制板的板面，达到预热的目的。

整平区中，每一组滚辘前方(即上游)都设置有风刀(第一组滚辘前方因刚经过预热区加热，无需在整平区再设置风刀)，风机将空气抽入，并通过发热管将空气加温，再通过风刀传送给PCB在制板板面，利用PCB在制板板面金属的导热性和PCB在制板板材的变形记忆性，PCB在制板在上述温度以及一定的压力下经滚辘滚压，能够迅速改善其板翘状况，从而达到整平目的。

较佳的，该整平装置进一步包含冷却区，位于整平区的下游(即沿水平作业线方向，PCB在制板先经过整平区，后经过冷却区)。冷却区的工作原理与该实施例中预热区的相似，由风机吸入空气，通过风机给空气加压，并传送给PCB在制板的板面，能够迅速带走板面热量，从而达到冷却目的。迅速冷却的主要目的是使得PCB在制板能快速恢复常态，在下一制程中进行加工制作，比如方便操作工人握持，或者方便常温贴片等。想要说明的是，无论是PCB在制板的自然冷却还是风冷方式冷却，整平装置前段的加热过程后，由于是使用机械力进行整平(可以理解为简单的物理反应)，所以，冷却阶段对于PCB在制板本身没有化学反应，不会造成PCB在制板再次弯曲；而不同于PCB在制板在压合的时候由固体-液态-固体的转变(可理解为化学反映)出现的不同程度的板弯曲。

该整平装置的整平操作过程包括：调整压力-调节温度-入板-整平-出板-检测，具体为：将PCB在制板放入板区内，PCB在制板在行辘上前行，进入整平机内，首先经过预热区，风机将空气吸入，经过加热管，通过风刀将热风传到PCB在制板上，使PCB在制板预热。整平区内的PCB在制板经过三点式的滚辘，滚辘与非金属行辘将PCB在制板紧密压合，同时控制滚辘的压力，以争取最好的整平效果。冷却区内的PCB在制板同样与预热区相似，风机将吸入的空气加压，通过管道和风刀传送到板子上，PCB在制板在强风的作用下，将余热迅速散去，保证PCB在制板后工序制作的品质。

从以上的描述中可以看出，本发明上述的整平装置不仅能够有效的改善板面翘曲的现状，而且施力均匀，对PCB在制板没有影响，可以成为压合PCB在制板后的下工序，以此提高产品质量，减少因板翘引起的后工序制作难度，减少报废。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于制作印刷电路板的整平装置，其特征在于，包括：

水平的作业线，用于传送印刷电路板在制板；

沿着所述水平作业线布置的一组或前后布置的多组滚辘，每组滚辘包括三个滚辘，其中两个滚辘平行地设置于所述作业线的传送带的一侧，另一滚辘设置于所述传送带的另一侧且处于所述两个平行设置的滚辘之间；其中，所述三个滚辘之间的距离设置为使得所述印刷电路板在制板的前后两端受到所述两个平行设置的滚辘的支撑力，中间部分受到所述另一个滚辘的压力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述作业线包括：

所述传送带，用于承载所述印刷电路板在制板；

上下两排行辘，分别位于所述传送带两侧并用于夹紧并移动所述传送带；

电机，用于驱动所述行辘和所述滚辘。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，一台所述电机通过同一条链条，仅驱动位于所述传送带一侧的行辘和滚辘。

4.根据权利要求1～3任一项所述的装置，其特征在于，在每个所述滚辘所在传送带的另一侧的相对位置设置一个行辘。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：

一个加热装置，设置在所述作业线上所述各组滚辘之前或其中两组滚辘之间；或者

多个加热装置，分布在所述作业线上所述各组滚辘之前。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述加热装置包括：

风机、发热器件和风刀，其中，所述风机将所述发热器件加热的空气通过所述风刀吹送到所述作业线上，所述加热的空气的温度为60-200摄氏度。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述装置还包含外壳，用于容纳所述作业线和所述加热装置；

所述上排行辘和与所述上排行辘同侧的所述滚辘均通过弹簧连接到所述外壳的上壁，所述弹簧对所述上排行辘和与所述上排行辘同侧的所述滚辘均施加向下的压力；或者所述下排行辘和与所述下排行辘同侧的所述滚辘均通过弹簧连接到所述外壳的下壁，所述弹簧对所述下排行辘和与所述下排行辘同侧的所述滚辘均施加向上的压力。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述弹簧具有压力调节装置。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：散热装置，分布在所述作业线上所有所述滚辘之后；所述散热装置包括：风机和风刀，其中，所述散热装置的风机将空气通过所述散热装置的风刀吹送到所述作业线上，使得所述作业线上的印刷电路板在制板的温度降低。

10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述滚辘所在传送带的另一侧的相对位置的行辘的表面，为非金属材料。

11.一种用于制作印刷电路板的整平方法，其特征在于，包括：

通过水平的作业线传送印刷电路板在制板，使所述印刷电路板在制板穿过沿着所述水平作业线布置的一组或前后布置的多组滚辘，其中，每组滚辘包括三个滚辘，其中两个所述滚辘平行地设置于所述作业线的传送带的一侧，另一个所述滚辘设置于所述传送带的另一侧且处于所述平行设置的两个滚辘之间，所述平行设置的两个滚辘向所述印刷电路板在制板的前后两端施加支撑力，所述另一滚辘向所述印刷电路板在制板的中间部分施加压力。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

在传送所述印刷电路板在制板穿过所述各组滚辘之前，加热所述印刷电路板在制板。

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