CN103002672B - 一种基材的塞孔装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基材的塞孔装置及其应用，属于基材塞孔设备技术领域。其技术要点包括用于放置待塞孔基材的支撑平台，被塞孔材料补料机构、余料回收机构，其中所述的支撑平台上方设有竖直运动单元，竖直运动单元连接有水平驱动装置，在竖直运动单元的自由端设有塞孔头，所述的塞孔头具有锐利边缘、直接作用于基材表面实现水平方向塞孔；本发明旨在提供一种结构紧凑、塞孔效果好、间歇式基材的塞孔装置，用于孔和凹坑宽度小于10μm基材的塞孔。

Description

一种基材的塞孔装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种塞孔装置，更具体地说，尤其涉及一种微米级小孔径基材的一种基材的塞孔装置及其应用。

背景技术

塞孔是将特定材料通过真空、辊压或刮压的方式注入基材内部的一种工艺，应用领域包括印刷电路板（PCB）及其表面组装（SMT）、太阳能电极等。凭借其易实现和低成本的特点，塞孔工艺成为孔和凹坑填平最常见的工艺手段之一。

在PCB领域，随着科技进步，电子设备向高速化、轻薄短小化转变，使得PCB沿着高密度互联技术道路发展，精细导线化、微小孔径化成为未来主流，PCB板上的孔径尺度迫切需要实现从毫米级向微米甚至纳米级的转变。

目前材料表面成熟的塞孔工艺，主要是通过两种方式实现：其一为网板印刷法，该方法是于基材上敷设丝网或钢网网板，并在网板上进行滚料涂布或刮料，塞孔材料透过网孔选择性接触凹坑。其二为滚送涂布塞孔法，滚送涂布轮将塞孔材料直接涂布于基材上，达到塞孔的目的。上述两种方法在塞微米级小尺度孔径时有其各自的缺陷。

对于第一种方式，网孔的孔径与基材凹坑相当，因而存在三个问题：

1、网孔与凹坑对准困难，普通图像对准系统中几十微米的对准精度已经达到极限，因此网孔与凹坑的位置偏差能导致只有部分塞孔或者完全不能塞孔；

2、在丝网或钢网表面开十几到几十微米的网孔非常困难；

3、丝网的网线有可能全部或者部分遮蔽凹坑，影响塞孔效果。

对于第二种方式，因滚送涂布轮表面有一定程度的凹凸不平，若携墨量较少的凸起部分接触凹坑，则只有少量墨水进入被填凹坑，实现了部分塞孔。

该两种塞孔方式塞孔的效果并不理想，而且涂布在基材上的材料无法回收，这样塞孔区域外污染严重，需要清洁环节，耗费时间和成本。

发明内容

为了解决上述缺陷，本发明提出了一种基材的塞孔装置及其应用。

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、塞孔效果好的基材的塞孔装置。

本发明的提出的技术方案是这样实现的：一种基材的塞孔装置，包括用于放置待塞孔基材的支撑平台，其中所述的支撑平台上方设有竖直运动单元，竖直运动单元连接有水平驱动装置，在竖直运动单元的自由端设有塞孔头，所述塞孔头的长度能覆盖基材上所有待塞的孔与凹坑，所述的塞孔头直接作用于基材表面进行塞孔，竖直运动单元提供塞孔头紧贴基材的驱动力，水平驱动装置提供下落的塞孔头在基材表面前行的驱动力，两个驱动力的合力促使被塞孔材料迅速进入孔与凹坑中。

进一步地，所述的竖直运动单元由第一竖直运动单元和第二竖直运动单元组成，所述的塞孔头包括主塞孔头和副塞孔头，所述的主塞孔头设置在第一竖直运动单元的自由端，所述的副塞孔头设置在第二竖直运动单元的自由端，且所述的主塞孔头和副塞孔头的塞孔方向相反。

进一步地，所述的塞孔头为柔性刮胶或钢刮刀或二者的结合，且至少有一个塞孔头其接触基材的位置为锐利边缘。

进一步地，所述的支撑平台（1）上方设有塞孔材料的补料机构（4），所述补料机构（4）为滴管结构或涂布机构。

进一步地，所述的支撑平台上设有塞孔材料的余料回收机构。

进一步地，所述的余料回收机构为抽吸式余料回收机构，所述的抽吸式余料回收机构由设置在支撑平台上的龙门架、设置在龙门架上的水平导向槽、设置在水平导向槽内的水平滑座、设置在水平滑座上的升降气缸、固定在升降气缸活塞杆末端的抽吸头、设置在抽吸头下端部的刮胶块以及设置在抽吸头上的负压吸管组成；所述的龙门架设置在待塞孔基材上方；所述的刮胶块前端延伸至抽吸头外，所述负压吸管的吸料口设置在紧挨刮胶块的下侧边的斜面上，所述的负压吸管与外部吸料源管路连接，所述外部吸料源与补料机构管路连接。

进一步地，所述的余料回收机构为载料式余料回收机构，所述的载料式余料回收机构为可升降的载料板，在载料板上设有面积大于基材待塞孔区域面积的镂空部，塞孔头在镂空部内工作。

进一步地，所述载料板的厚度为0.005mm～5mm。

进一步地，所述的一种基材的塞孔装置在可卷对卷间歇式塞孔或单片基材单独塞孔上的应用。

本发明的塞孔头（3）的数量不限，可以为一个或者多个。

本发明采用上述结构后，可以通过主、副两个塞孔头交替塞孔，实现10μm以下微小尺度凹坑的彻底填满。与现有技术相比，本发明具有下述的优点：

（1）与网板印刷的方式相比，该本发明的装置不需要添加图像对准机构就能实现精确塞孔，同时不受网板制作工艺的限制；

（2）与滚送涂布塞孔的方式相比，本发明能在携墨量较少的情况下，完成塞孔工作，而且能够实现微小尺度的塞孔；

（3）余料回收机构和自动补料机构使得塞孔材料在操作过程中得到了有效回收和及时补充，不需人为的干预，提升了塞孔的效率，适合工业应用。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1中抽吸式余料回收机构的结构示意图；

图3是图2中抽吸头部分的结构示意图；

图4是本发明实施例2中载料式余料回收机构的结构示意图。

图中：支撑平台1、竖直运动单元2、第一竖直运动单元2a、第二竖直运动单元2b、塞孔头3、主塞孔头3a、副塞孔头3b、锐利边缘3c、补料机构4、抽吸式余料回收机构7、龙门架7a、水平导向槽7b、水平滑座7c、升降气缸7d、抽吸头7e、刮胶块7f、负压吸管7g、吸料口7h、载料式余料回收机构8、镂空部8a。

具体实施方式

实施例1

参阅图1至图3所示，本发明的一种基材的塞孔装置，包括用于放置待塞孔基材的支撑平台1，在支撑平台1上方设有竖直运动单元2，竖直运动单元2可以采用气缸、液压缸或伺服电机等升降驱动装置，竖直运动单元2连接有水平驱动装置，水平驱动装置可以采用本领域常用的丝杆配合伺服电机的方式，也可以采用气缸、液压缸等伸缩带动的方式。在本实施例中，竖直运动单元2为气缸结构，水平驱动装置为伺服电机驱动结构，在气缸结构2的自由端设有塞孔头3，气缸结构2为塞孔头3提供5~7kgf的下压力，使塞孔头3紧密接触于基材的表面，并保证塞孔的效果。

具体地，气缸结构2由第一气缸结构2a和第二气缸结构2b组成，塞孔头3包括主塞孔头3a和副塞孔头3b，其中此处所述的主塞孔头3a和副塞孔头3b只是为了叙述方便，保护范围并不局限于塞孔头的数量；所述的主塞孔头3a设置在第一气缸结构2a的自由端，所述的副塞孔头3b设置在第二气缸结构2a的自由端。

所述的塞孔头3可以为柔性刮胶或是钢刮刀或是二者的结合，其中刮胶接触基材的端部因形状不同可分为圆头刮胶、方头刮胶、平头刮胶或尖头刮胶，其中方头刮胶、平头刮胶或尖头刮胶有锐利边缘。本实施例中，所述的主塞孔头3a和副塞孔头3b为厚7mm、宽35mm的平头刮胶。 此外在本实施例中，塞孔对象是单片基材，待塞孔区域是400mm×400mm矩形区域，为使塞孔材料能够覆盖基材上所有孔与凹坑，平头刮胶的长度为410mm。所述的主平头刮胶3a和副平头刮胶3b倾斜放置，与基材的倾角θ分别为20~85°的锐角和95~160°的钝角。进一步地，主平头刮胶3a和副平头刮胶3b中下部与待塞孔基材接触的位置均为锐利边缘3c。锐利边缘3c具有更大的推挤力，使塞孔材料能够容易地进入填入微小尺度的孔和凹坑中，而且孔和凹坑以外95%以上区域是被刮胶刮干净的。

塞孔材料不仅可以是导电浆料，也可以是其他种类的油墨，本实施例中使用的塞孔材料是彩色反光油墨。

在支撑平台1上设有彩色反光油墨余料回收机构，在本实施例中，所述的彩色反光油墨余料回收机构为抽吸式余料回收机构7，所述的抽吸式余料回收机构7由设置在支撑平台1上的龙门架7a、设置在龙门架7a上的水平导向槽7b、设置在水平导向槽7b内的水平滑座7c、设置在水平滑座7c上的升降气缸7d、固定在升降气缸7d活塞杆末端的抽吸头7e、设置在抽吸头7e下端部的刮胶块7f以及设置在抽吸头7e上的负压吸管7g组成。所述的龙门架7a设置在待塞孔基材上方；所述的刮胶块7f前端延伸至抽吸头7e外侧，所述负压吸管7g的吸料口7h设置在紧挨刮胶块7f的下侧边的斜面上，所述的负压吸管7g与外部吸料源管路连接，所述外部吸料源与补料机构4管路连接，在本实施例中外部吸料源是带有隔膜泵装置的储墨箱。为了更加方便回收余料，抽吸头7e倾斜放置，与待塞孔基材的倾斜角为60～80°，以使吸料口7h与待塞孔基材表面距离在1~2mm。

在支撑平台1的上方设有补料机构4，以为带水平驱动装置的滴管结构，也可以是图形化涂布机构，在本实施例中，补料机构4为滴管结构，通过电控单元控制滴管口的出料。

具体使用时，将待塞孔的基材放置在支撑平台1上，通过支撑平台1表面密布的真空吸气孔吸紧；然后滴管结构4沿着与塞孔前进方向垂直的方向在基材一端滴出一条长400mm、厚度均匀的彩色反光油墨墨线，墨线位于主平头刮胶3a和待塞孔区域之间。接着主平头刮胶3a下降与基材相接触，携带油墨朝待塞孔区域移动，副平头刮胶3b抬起并随主平头刮胶3a以相同速度移动；当经过待塞孔区域并至基材另一端时，主平头刮胶3a抬起，副平头刮胶3b下降并携带油墨往回移动；副平头刮胶3b移出待塞孔区域后塞孔完成。此时副平头刮胶3b抬起并与主平头刮胶3a一起移开，然后水平滑座7c移动，使吸料口7h位于待回收的油墨墨线正上方，通过升降气缸7d带动刮胶块7f下降并与基材上表面相接触，负压吸管7g内部产生0.5~1MPa的负压，水平滑座7c带动刮胶块7f沿着墨线移动，由于刮胶块7f有聚拢油墨的作用，且吸料口7h非常接近墨线，因此彩色反光油墨余料通过吸料口7h极易被吸走，后刮胶块7f随抽吸头7e上升离开基材。

最后支撑平台1表面撤去真空吸力。本实施例实现了单张塞有彩色反光油墨基材的制作。

实施例2

参阅图4所示，本发明的一种基材的塞孔装置，其结构与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的余料回收机构为载料式余料回收机构8，所述的载料式余料回收机构8为可升降的载料板，在载料板8上设有面积大于基材待塞孔区域面积的镂空部8a，所述载料板8的厚度为0.005～5mm。在本实施例中，载料板8为不锈钢板。

另外，在本实施例中，塞孔材料为热固化光油，塞孔方式为卷对卷塞孔，在基材上每相隔一段距离有面积相同的待塞孔区域，所述的基材的塞孔装置的前端连接放卷设备，所述的基材的塞孔装置的后端连接收卷设备。

其工作方式与实施例1的区别在于：在塞孔工作进行前，不锈钢板8位于在支撑平台1上方且与支撑平台1间距为1cm，基材在该间隙内传输至待塞孔区域位于镂空部8a正下方后停止；随后支撑平台1的真空吸气孔将基材吸紧，不锈钢板8下降压住基材，滴管机构4在不锈钢板8上施加一条热固化光油的墨线，主平头刮胶3a携带热固化光油向待塞孔区域移动。在塞孔完成后，副平头刮胶3b继续移动，将余料刮回至不锈钢板8上，在之后的塞孔过程装置能重复利用该余料；接着不锈钢板8上升回原来高度，不会与其他机构形成机械撞击。

在余料回收后，基材送出，可经过烧结炉等使热固化光油在150℃，6分钟内固化，最后收卷设备将基材收卷。

以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种基材的塞孔装置，其包括用于放置待塞孔基材的支撑平台(1)，所述的支撑平台(1)上方设有坚直运动单元(2)，坚直运动单元(2)连接有水平驱动装置，在坚直运动单元(2)的自由端设有塞孔头(3)，所述塞孔头(3)的长度能覆盖基材上所有待塞的孔与凹坑，其特征在于，所述的塞孔头(3)直接作用于基材表面进行塞孔，坚直运动单元(2)提供塞孔头(3)紧贴基材的驱动力，水平驱动装置提供下落的塞孔头(3)在基材表面前行的驱动力，两个驱动力的合力促使被塞孔材料迅速进入孔与凹坑中；

所述的支撑平台(1)上设有塞孔材料的余料回收机构；

所述的余料回收机构为抽吸式余料回收机构(7)，所述的抽吸式余料回收机构(7)由设置在支撑平台(1)上的龙门架(7a)、设置在龙门架(7a)上的水平导向槽(7b)、设置在水平导向槽(7b)内的水平滑座(7c)、设置在水平滑座(7c)上的升降气缸(7d)、固定在升降气缸(7d)活塞杆末端的抽吸头(7e)、设置在抽吸头(7e)下端部的刮胶块(7f)以及设置在抽吸头(7e)上的负压吸管(7g)组成；所述的龙门架(7a)设置在待塞孔基材上方；所述的刮胶块(7f)前端延伸至抽吸头(7e)外，所述负压吸管(7g)的吸料口(7h)设置在紧挨刮胶块(7f)的下侧边的斜面上，所述的负压吸管(7g)与外部吸料源管路连接，所述外部吸料源用于与补料机构(4)管路连接；

或者，所述的余料回收机构为载料式余料回收机构(8)，所述的载料式余料回收机构(8)为可升降的载料板，在载料板上设有面积大于基材待塞孔区域面积的镂空部(8a)，所述的塞孔头(3)在镂空部(8a)内工作。

2.根据权利要求1所述的一种基材的塞孔装置，其特征在于，所述的坚直运动单元(2)由第一坚直运动单元(2a)和第二坚直运动单元(2b)组成，所述的塞孔头(3)包括主塞孔头(3a)和副塞孔头(3b)，所述的主塞孔头(3a)设置在第一坚直运动单元(2a)的自由端，所述的副塞孔头(3b)设置在第二坚直运动单元(2a)的自由端，且所述的主塞孔头(3a)和副塞孔头(3b)的塞孔方向相反。

3.根据权利要求2所述的一种基材的塞孔装置，其特征在于：所述的塞孔头(3)为柔性刮胶或钢刮刀或二者的结合，且至少有一个塞孔头其接触基材的位置为锐利边缘。

4.根据权利要求1所述的一种基材的塞孔装置，其特征在于，所述的支撑平台(1)上方设有塞孔材料的补料机构(4)，所述补料机构(4)为滴管结构或涂布机构。

5.根据权利要求1所述的一种基材的塞孔装置，其特征在于，所述载料板的厚度为

6.根据权利要求1至5任一所述的一种基材的塞孔装置在可卷对卷间歇式塞孔或单片基材单独塞孔上的应用。