CN102975501B - 一种线路板打印系统及打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种线路板打印系统，其组成部分包括控制电路板、载物台、控制头、打印头、打印头仓、摄像头、整体机仓等。打印头仓包含控制打印头存放的自动控制模块；控制头控制打印头的取放并进行线路板各层线路图案的打印。控制电路板通过USB接口连接到电脑获取打印数据并对各操作进行控制。部分打印头带有加热或空压装置；摄像头用于定位及检测。每一层打印时，打印头仓的自动控制模块将打印头分配到各个位置，由电机驱动打印控制头，从打印头仓的取头仓中取出打印头，打印头使用不同的方法(如紫外烧结等)将相应的图案打印于线路板对应层面。这种方法实现了线路板打印制造，生产速度快，与传统工艺相比大大降低材料损耗，工艺简洁环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种打印系统及打印方法，尤其是涉及一种线路板打印系统及打印方法。
背景技术
线路板，如印刷线路板、柔性线路板等，通常采用光刻、焊接等技术制作导电图案，传统的线路板制作方法存在工艺流程长、废料多、不环保、成本高等缺点，因此需要寻找一种新的线路板制作方法。喷墨印刷电路就是一种很好的替代方法，只需要按照图案印刷出导电油墨、再固化成导电线路两道工序，具有工艺简洁、环保、柔性制造等特点。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种节能减排，几乎不产生污染；不仅能用于制造印刷线路板，还能用于生产柔性电路板的一种线路板打印系统及打印方法。
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种简洁环保，易于推广，成本低，省时省力的一种线路板打印系统及打印方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种线路板打印系统，其特征在于，包括一个封闭的机仓，设置在封闭的机仓内用来放置线路板基板的载物台、用于存放打印头和功能头的存放组件、设置在载物台上方的打印控制头、用于驱动打印控制头运动的第一驱动装置、用于驱动载物台运动的第二驱动装置以及与驱动装置连接用于控制驱动装置的控制电路板，所述机仓外还设置有控制电路板连接的计算机，以及给所述存放组件、打印控制头、驱动装置供电的电源。
在上述的一种线路板打印系统，所述的存放组件包括一个用于存放打印头和功能头的打印头仓，以及用于打印头、功能头的操作顺序的自动控制模块。
在上述的一种线路板打印系统，所述的第一驱动装置包括一个横向驱动机构以及通过横向驱动机构与打印控制头配接用于控制打印控制头横向往复运动的横向驱动电机、一个纵向驱动机构以及通过纵向驱动机构与打印控制头配接用于控制打印控制头纵向往复运动的纵向驱动电机、以及一个垂直驱动机构以及通过垂直驱动机构与打印控制头配接用于控制打印控制头垂直上下往复运动的垂直驱动电机，所述第二驱动装置连接载物台驱动其在横向与纵向做往复运动。
在上述的一种线路板打印系统，还包括一个固定在载物台上用于监视打印状况并与上述控制电路板连接的摄像头，所述摄像头旁还设有用于照明的光源，所述光源与上述电源电连接。
在上述的一种线路板打印系统，所述光源采用LED灯光源或白炽灯光源或CCFL光源或紫外光源的组合，系统根据控制指令自动选择可见光或紫外光。
在上述的一种线路板打印系统，所述机仓外壁设有若干进气道和排气道：包括用于充入惰性气体进气道，以及用于排放惰性气体的出气道，接驳空压机的气道，接驳空压机的气道与需要压力的功能头连接，由控制电路板来根据指令调节压力。
在上述的一种线路板打印系统，所述打印头和功能头包括通用水溶性材料喷头、通用脂溶性材料喷头、超声头、冷热风头、烧结头、多色喷墨头、银浆喷头、阻焊液喷头、助焊液喷头、冷凝液喷头、冷凝胶喷头、酚醛树脂玻璃纤维、环氧树脂喷头、机械头、覆膜头、胶枪头、UV头、水溶胶头、水洗头、阻抗测试头。
在上述的一种线路板打印系统，所述打印头中，银浆喷头、烧结头带有加热装置和冷却装置，控制电路板根据来自电脑的指令实时控制打印时温度的变化；所述的烧结头，在打印控制头的驱动下对准线路板的相关部分，对打印后的部分结构进行烧结使其表面结晶变性，在烧结前使用冷凝液喷头或冷凝胶喷头对烧结部位周围需要保护的部分进行喷液喷胶保护；所述的阻焊液、助焊液有多种颜色，不同颜色区分不同电器器件区域，便于将来焊接器件时识别操作，亦便于对完工线路板的自动识别和检测；同时，所述的打印头及功能头的功能能够组合形成组合打印头或组合功能头。
在上述的一种线路板打印系统，所述的打印头仓包含若干仓位用于放置各种打印头和功能头，其中含若干取头仓和回收仓分别用于存放下一个或后续要使用的打印头备用和本次打印完成返回的打印头或功能头，实现打印头功能头快速取放，减少控制打印控制头的高精度电机的行程从而降低成本，所述的打印控制头用于控制从打印头仓中取换打印头功能头，并放置当前使用的打印头和功能头，由所述的电机驱动。
在上述的一种线路板打印系统，所述载物台具有基板加热装置，采用但不限于发热膜阵列，通过控制系统的指令对放置于其上基板的指定区域进行面状或点状加热，控制其不同的加热温度或恒温范围。
一种线路板打印系统的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将所需要打印的线路板基板放置于载物台，控制电路板模块通
过USB连接到计算机，并控制开启光源及摄像头；
步骤2，启动打印头仓的自动控制模块，初始化即将开始打印的初始打
印头所放位置，打印就绪；
步骤3，通过控制电路板控制电机从打印仓的取头仓中取出打印所需打
印头，置于打印控制头中，分别由横向、纵向以及上下方向的电机驱动，用于控制前后左右上下六个方向的打印；
步骤4，通过控制电路板从计算机获取打印信息，进行打印，同时摄像头对其进行摄影，将所得结果经控制电路板返回计算机，打印过程中，控制电路板根据来自电脑的指令实时控制打印时温度的变化，打印时，需留出焊盘和过孔用于各层压接所用；
步骤5，当前打印头打印完成后，控制电路板控制驱动电机将控制打印
头中的打印头返回到打印头仓中的回收仓中，并控制其从取头仓中取下一个打印头，进行后续打印工作，重复步骤3至步骤4，基板打印完成后，转步骤6；
步骤6，当打印完成后，关闭所有电源。
因此，本发明具有如下优点：1. 节能减排，几乎不产生污染；不仅能用于制造印刷线路板，还能用于生产柔性电路板；2. 简洁环保，易于推广，成本低，省时省力。
附图说明
附图1是本发明的一种硬件连接示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，控制电路板1、载物台2、线路基板3、横向驱动电机4、. 垂直驱动电机5、纵向驱动电机6、打印控制头7、自动控制模块8、打印头仓9、摄像头10、光源11、计算机12。
实施例：
如附图所示，本发明1. 一种线路板打印系统，包括一个封闭的机仓，设置在封闭的机仓内用来放置线路基板3的载物台2、设置在载物台2旁用于存放打印头的存放组件、设置在载物台2上方的打印控制头7、用于驱动打印控制头7运动的驱动装置以及与驱动装置连接用于控制驱动装置的控制电路板1，所述机仓外还设置有通过USB接口与控制电路板1连接的计算机12，以及给所述存放组件、打印控制头7、驱动装置供电的电源。载物台2具有基板加热装置，采用但不限于发热膜阵列，通过控制系统的指令对放置于其上基板的指定区域进行面状或点状加热，控制其不同的加热温度或恒温范围；
存放组件包括一个用于存放打印头的打印头仓9，以及用于打印头的打印顺序的自动控制模块8；打印头仓9包含若干仓位用于放置各种打印头，其中含若干取头仓和回收仓分别用于存放下一个或后续要使用的打印头备用和本次打印完成返回的打印头，实现快速同位取和同位放，减少控制打印控制头7的高精度电机的行程从而降低成本；打印控制头7用于控制从打印头仓9中取换打印头，并放置当前使用的打印头，由所述的电机驱动。修改该装置后，也可能使用多个打印控制头7，用于同步打印。
驱动装置包括一个横向驱动机构以及通过横向驱动机构与打印控制头7配接用于控制打印控制头7横向往复运动的横向驱动电机4、一个纵向驱动机构以及通过纵向驱动机构与打印控制头7配接用于控制打印控制头7纵向往复运动的纵向驱动电机6、以及一个垂直驱动机构以及通过垂直驱动机构与打印控制头7配接用于控制打印控制头7垂直上下往复运动的垂直驱动电机5；载物台2上还固定有用于监视打印状况（识别定位，获得当前打印信息。）并与上述控制电路板1连接的摄像头10，所述摄像头10旁还设有用于照明的光源11，光源11与上述电源电连接。
在本实施例中，打印头有若干种，包括但不限于通用水溶性材料喷头、通用脂溶性材料喷头、机械头、覆膜头、胶枪头、水溶胶头、水洗头、超声头、冷热风头、UV头、烧结头、多色喷墨头、银浆喷头、阻焊液喷头、助焊液喷头、冷凝液喷头、冷凝胶喷头、酚醛树脂玻璃纤维、环氧树脂喷头等，部分打印头如银浆喷头、烧结头等带有加热装置或冷却装置，控制电路板1根据来自电脑的指令实时控制打印时温度的变化，以满足不同打印材料对工作温度的变化要求；
另外，烧结头在打印控制头7的驱动下对准线路板的相关部分，对打印后的部分结构进行烧结使其表面结晶变性，从而获得更好的导电能力。在烧结前通常使用冷凝液喷头或冷凝胶喷头对烧结部位周围需要保护的部分进行喷液喷胶保护。
而阻焊液喷头、助焊液喷头中含有阻焊液、助焊液有多种颜色，不同颜色区分不同电器器件区域，便于将来手工焊接时识别操作，亦便于对完工线路板的自动识别和检测。
打印头的功能可以组合形成组合打印头，例如通孔头可以由机械头与银浆喷头的功能组合形成，在机械对线路板钻孔的同时对孔壁进行喷银浆操作。
打印头和功能头包含有储量罐，储量罐中储存用于打印的材料(如银浆等)，与空压机连接，由电路板控制压力和材料的量。此外，打印头和功能头还设有回吸装置，回吸未用完的材料。
打印头带有加热装置，使用烧结等方法，使得表面结晶固化成导电线路；摄像头10用于定位，获得当前打印信息；连接线使用纳米材料，导电性能更好。每一层打印时，打印头仓9的自动控制模块8将打印头分配到各个位置，由电机驱动打印控制头7，从打印头仓9的取头仓中取出打印头，不同的打印头使用不同的方法( 如紫外烧结等 )将相应的图案打印于线路板对应层面，打印完成后，打印控制头7将打印头放回打印头仓9的回收仓中，再从取头仓中取出下一个打印头进行工作。本实施例中以制作柔性线路板为例，将基板置于载物台2，由控制电路板1控制驱动电机从打印头仓9中取换相应打印头，使用喷墨打印的方式，将所需打印数据打印于基板上。
下面以使用该打印机生产制作单层柔性线路板为例，介绍一下本发明提出的线路板打印机的生产机制以及结构特点，
具体包括以下步骤：
步骤(1)将待打印的柔性线路板的基板放置于载物台2，控制电路板1模块通过USB连接到计算机12，并控制开启光源11及摄像头10；
步骤(2) 启动打印头仓9的自动控制模块8，初始化即将开始打印的初始打印头所放位置，打印就绪；
步骤(3) 通过控制电路板1控制电机从打印仓的取头仓中取出打印所需打印头，置于打印控制头7中，分别由横向、纵向以及上下方向的电机驱动，用于控制前后左右上下六个方向的打印；
步骤(4) 通过控制电路板1从计算机12获取打印信息，进行打印，同时摄像头10对其进行摄影，将所得结果经控制电路板1返回计算机12，打印过程中，控制电路板1根据来自电脑的指令实时控制打印时温度的变化，打印时，需留出焊盘和过孔用于各层压接所用；
步骤(5) 当前打印头打印完成后，控制电路板1控制驱动电机将控制打印头中的打印头返回到打印头仓9中的回收仓中，并控制其从取头仓中取下一个打印头，进行后续打印工作，重复步骤(3)(4)，基板打印完成后，转步骤(6)；
步骤(6) 基板打印完成后，使用接着剂按顺序将铜箔保护膜分别焊于基板上，完成单层柔性版的制作，并关闭所有电源。
另外，本发明还可以设置一个压接设备，用于焊接打印好的各层基板，由控制电路板1控制。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了控制电路板1、载物台2、线路基板3、驱动电机4、.驱动电机5、驱动电机6、打印控制头7、自动控制模块8、打印头仓9、摄像头10、光源11、计算机12等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种线路板打印系统，其特征在于，包括一个封闭的机仓，设置在封闭的机仓内用来放置线路板基板的载物台、用于存放打印头和功能头的存放组件、设置在载物台上方的打印控制头、用于驱动打印控制头运动的第一驱动装置、用于驱动载物台运动的第二驱动装置以及与驱动装置连接用于控制驱动装置的控制电路板，所述机仓外还设置有控制电路板连接的计算机，以及给所述存放组件、打印控制头、驱动装置供电的电源；
所述的存放组件包括一个用于存放打印头和功能头的打印头仓，以及用于打印头、功能头的操作顺序的自动控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种线路板打印系统，其特征在于，所述的第一驱动装置包括一个横向驱动机构以及通过横向驱动机构与打印控制头配接用于控制打印控制头横向往复运动的横向驱动电机、一个纵向驱动机构以及通过纵向驱动机构与打印控制头配接用于控制打印控制头纵向往复运动的纵向驱动电机、以及一个垂直驱动机构以及通过垂直驱动机构与打印控制头配接用于控制打印控制头垂直上下往复运动的垂直驱动电机，所述第二驱动装置连接载物台驱动其在横向与纵向做往复运动。
3.根据权利要求1所述的一种线路板打印系统，其特征在于，还包括一个固定在载物台上用于监视打印状况并与上述控制电路板连接的摄像头，所述摄像头旁还设有用于照明的光源，所述光源与上述电源电连接。
4.根据权利要求3所述的一种线路板打印系统，其特征在于，所述光源采用LED灯光源或白炽灯光源或CCFL光源或紫外光源的组合，系统根据控制指令自动选择可见光或紫外光。
5.根据权利要求1所述的一种线路板打印系统，其特征在于，所述机仓外壁设有若干进气道和排气道：包括用于充入惰性气体进气道，以及用于排放惰性气体的出气道，接驳空压机的气道，接驳空压机的气道与需要压力的功能头连接，由控制电路板来根据指令调节压力。
6.根据权利要求2所述的一种线路板打印系统,其特征在于，所述打印头和功能头包括通用水溶性材料喷头、通用脂溶性材料喷头、超声头、冷热风头、烧结头、多色喷墨头、银浆喷头、阻焊液喷头、助焊液喷头、冷凝液喷头、冷凝胶喷头、酚醛树脂玻璃纤维、环氧树脂喷头、机械头、覆膜头、胶枪头、UV头、水溶胶头、水洗头、阻抗测试头。
7.根据权利要求2所述的一种线路板打印系统，其特征在于，所述打印头中，银浆喷头、烧结头带有加热装置和冷却装置，控制电路板根据来自电脑的指令实时控制打印时温度的变化；所述的烧结头，在打印控制头的驱动下对准线路板的相关部分，对打印后的部分结构进行烧结使其表面结晶变性，在烧结前使用冷凝液喷头或冷凝胶喷头对烧结部位周围需要保护的部分进行喷液喷胶保护；所述的阻焊液、助焊液有多种颜色，不同颜色区分不同电器器件区域，便于将来焊接器件时识别操作，亦便于对完工线路板的自动识别和检测；同时，所述的打印头及功能头的功能能够组合形成组合打印头或组合功能头。
8.根据权利要求2中所述的一种线路板打印机，其特征在于，所述的打印头仓包含若干仓位用于放置各种打印头和功能头，其中含若干取头仓和回收仓分别用于存放下一个或后续要使用的打印头备用和本次打印完成返回的打印头或功能头，实现打印头功能头快速取放，减少控制打印控制头的高精度电机的行程从而降低成本，所述的打印控制头用于控制从打印头仓中取换打印头功能头，并放置当前使用的打印头和功能头，由所述的电机驱动。
9.根据权利要求8中所述的一种线路板打印机，其特征在于，所述载物台具有基板加热装置，采用但不限于发热膜阵列，通过控制系统的指令对放置于其上基板的指定区域进行面状或点状加热，控制其不同的加热温度或恒温范围。
10.一种权利要求1所述的一种线路板打印系统的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将所需要打印的线路板基板放置于载物台，控制电路板模块通过USB连接到计算机，并控制开启光源及摄像头；
步骤2，启动打印头仓的自动控制模块，初始化即将开始打印的初始打印头所放位置，打印就绪；
步骤3，通过控制电路板控制电机从打印仓的取头仓中取出打印所需打印头，置于打印控制头中，分别由横向、纵向以及上下方向的电机驱动，用于控制前后左右上下六个方向的打印；
步骤4，通过控制电路板从计算机获取打印信息，进行打印，同时摄像头对其进行摄影，将所得结果经控制电路板返回计算机，打印过程中，控制电路板根据来自电脑的指令实时控制打印时温度的变化，打印时，需留出焊盘和过孔用于各层压接所用；
步骤5，当前打印头打印完成后，控制电路板控制驱动电机将控制打印头中的打印头返回到打印头仓中的回收仓中，并控制其从取头仓中取下一个打印头，进行后续打印工作，重复步骤3至步骤4，基板打印完成后，转步骤6；
步骤6，当打印完成后，关闭所有电源。
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