CN104708809A - 立体打印装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种立体打印装置，用以热熔成形出电路板。立体打印装置包括平台、第一打印单元、第二打印单元、第三打印单元以及控制单元。第一打印单元用以提供热熔性绝缘材料。第二打印单元用以提供热熔性导电材料。第三打印单元用以提供热熔性接着材料。控制单元电性连接第一打印单元、第二打印单元与第三打印单元。控制单元依序控制第一打印单元与第二打印单元在平台上成形出绝缘层与导电层，并控制第三打印单元于绝缘层与导电层之间涂布热熔性接着材料以形成电路板。

Description

立体打印装置
技术领域
本发明是有关于一种打印装置，且特别是有关于一种成形电路板的立体打印装置。
背景技术
随着电脑辅助制造（Computer-Aided Manufacturing,简称CAM）的进步，制造业发展了立体打印技术，能很迅速的将设计原始构想制造出来。
立体打印技术实际上是一系列快速原型成型（Rapid Prototyping,简称RP）技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成立体物体。立体打印技术能无限制几何形状，而且越复杂的零件越显示RP技术的卓越性，更可大大地节省人力与加工时间，在时间最短的要求下，将3D电脑辅助设计（Computer-Aided Design,简称CAD）软件所设计的数字立体模型信息真实地呈现出来，不但摸得到，也可真实地感受得到它的几何曲线，更可以试验零件的装配性、甚至进行可能的功能试验。
发明内容
本发明提供一种立体打印装置，用以立体打印出电路板。
本发明的立体打印装置，用以热熔成形电路板。立体打印装置包括平台、第一打印单元、第二打印单元、第三打印单元以及控制单元。第一打印单元用以提供热熔性绝缘材料。第二打印单元用以提供热熔性导电材料。第三打印单元用以提供热熔性接着材料。控制单元电性连接第一打印单元、第二打印单元与第三打印单元。控制单元依序控制第一打印单元与第二打印单元在平台上立体打印出绝缘层与导电层，并控制第三打印单元在绝缘层与导电层之间涂布热熔性接着材料而使其结合形成电路板。
在本发明的一实施例中，上述的立体打印装置为一熔融沉积制造（fuseddeposition modeling,简称FDM）立体打印装置。
在本发明的一实施例中，上述的立体打印装置还包括移动单元，配置在平台上方且电性连接控制单元。第一打印单元、第二打印单元与第三打印单元配置在移动单元上。
在本发明的一实施例中，上述的第一打印单元具有第一加热器，第二打印单元具有第二加热器，用以加热熔融热熔性绝缘材料与热熔性导电材料。
在本发明的一实施例中，上述的第三打印单元具有第三加热器，用以加热熔融热熔性接着材料。
基于上述，在本发明的上述实施例中，电路板通过所述立体打印装置的不同打印单元，其中以第一打印单元提供热熔性绝缘材料，而以第二打印单元提供热熔性导电材料，并以第三打印装置提供热熔性接着材料，进而通过立体打印方法而在平台上立体打印出电路板。据此，利用逐层成型的绝缘层及导电层导，与用以涂布在绝缘层与导电层之间的热熔性接着材料，而将绝缘层与导电层接着后所形成的电路板结构，能快速成型出印刷电路板与其上的电路图案样品，因而提升样品制作的效率，更能扩大立体打印装置的应用层面，而促进产业竞争性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依据本发明一实施例的一种立体打印装置的示意图；
图2至图4分别是立体打印装置打印出电路板的流程示意图；
图5是电路板的立体打印方法的流程图。
附图标记说明：
100：立体打印装置；
110：控制单元；
120：平台；
122：承载面；
130：第一打印单元；
132：打印头；
134：供料匣；
136：第一加热器；
140：第二打印单元；
142：打印头；
144：供料匣；
146：第二加热器；
150：移动单元；
170：第三打印单元；
172：打印头；
174：供料匣；
176：第三加热器；
200：电路板；
A1：绝缘层；
A2：导电层；
A3：接着层；
A1a：热熔性绝缘材料；
A2a：热熔性导电材料；
A3a：热熔性接着材料。
具体实施方式
图1是依据本发明一实施例的一种立体打印装置的示意图。图2至图4分别是立体打印装置打印出电路板的流程示意图。请同时参考图1至图4，在本实施例中，立体打印装置100例如是熔融沉积制造(fused depositionmodeling,简称FDM)立体打印装置，其适于依据一数字立体模型信息打印出立体物体。在本案中，该立体物体是电路板200，其包括绝缘板体与其上的图案电路。后续将予以进一步描述。
在本实施例中，立体打印装置100包括控制单元110、平台120、第一打印单元130与第二打印单元140。前述数字立体模型信息可为一数字立体图像文件，其例如由电脑主机（未示出）通过电脑辅助设计（computer-aided design,简称CAD）或动画建模软件等建构而成。控制单元110可用以读取与处理此数字立体模型信息。
平台120具有一承载面122，用以承载第一打印单元130、第二打印单元140所喷涂出的热熔性材料。在本实施例中，第一打印单元130与第二打印单元140各包括彼此相互耦接的一打印头132、142与一供料匣134、144。更进一步地说，第一打印单元130的供料匣134用以盛装热熔性绝缘材料A1a，以传输供料至打印头132，而第二打印单元140的供料匣144用以盛装热熔性导电材料A2a，以传输供料至打印头142。
再者，立体打印装置100还包括移动单元150，电性连接至控制单元110，其中第一打印单元130的打印头132与第二打印单元140的打印头142分别配置在移动单元150上，以通过控制单元110控制而随着移动单元150在平台120上方移动。在此，移动单元150例如是X-Y平面移动架，以带动所述打印头132、142在平台120上方以平行于平台120的方式移动。在另一未示出的实施例中，移动单元150也可为X-Y-Z三轴移动架，以使打印头除能以上述方式移动外，尚能相对于平台上、下移动以靠近或远离平台。
第一打印单元130还具有一第一加热器136，而第二打印单元140还具有一第二加热器146。更进一步地说，第一加热器136与第二加热器146分别用以加热打印头132、142内的热熔性绝缘材料A1a与热熔性导电材料A2a，以使热熔性绝缘材料A1a与热熔性导电材料A2a通过加热熔融后再通过控制的打印头132、142逐层地打印至平台120上而形成立体物件（即所述电路板200）。换句话说，本实施例的热熔性绝缘材料A1a与热熔性导电材料A2a分别为由热熔性材料所组成的固态线材，其可通过第一加热器136与第二加热器146对固态线材进行加热，使热熔性材料呈现熔融状态，再通过打印头132、142挤出，并逐层由下往上堆叠于承载面122上，以形成多个热熔性材料层，热熔性材料层彼此堆叠而形成所述电路板200。
另一方面，为让热熔性绝缘材料A1a与热熔性导电材料A2a能顺利地结合，本实施例的立体打印装置100还包括第三打印单元170，电性连接至控制单元110。与前述第一打印单元130与第二打印单元140类似，第三打印单元170包括彼此耦接的打印头172、供料匣174与第三加热器176，其中供料匣174用以盛装固态线材的热熔性接着材料A3a，而同样可通过第三加热器160予以热熔后控制打印头172将热熔性接着材料A3a喷涂于平台120上。进一步地说，当热熔性绝缘材料A1a通过第一打印单元130喷涂于平台120并且固化定型成绝缘层A1之后，控制单元110接着驱动第三打印单元170而将热熔性接着材料A3a喷涂于绝缘层A1上以形成接着层A3，紧接着控制单元110驱动第二打印单元140在接着层A3上喷涂出导电层A2。据此，通过控制对于热熔性绝缘材料A1a、热熔性导电材料A2a与热熔性接着材料A3a的熔融与喷涂时机，以将热熔性接着材料A3a用以填置在热熔性绝缘材料A1a与热熔性导电材料A2a之间，作为连结热熔性绝缘材料A1a与热熔性导电材料A2a的介质，而提高绝缘层A1与导电层A2的连接强度以及强化成型出电路板200后的结构强度。
图5是电路板的立体打印方法的流程图。请参考图5并对照图2至图4的示意图。在本实施例中，首先在步骤S510～S530中，分别提供热熔性绝缘材料A1a于第一打印单元130，提供热熔性导电材料A2a于第二打印单元140，以及提供热熔性接着材料A3a于第三打印单元170。换句话说，如图1所示，在这些步骤中，可通过盛装固态线材的供料匣134、144与174连接至打印头132、142与172而完成。当然，当所述材料用完或需更换时，仅通过更换供料匣134、144与174便能完成所述目的。
接着，在步骤S540、S550中，用第一加热器136加热打印头132内的热熔性绝缘材料A1a，而以此将热熔性绝缘材料A1a喷涂在平台120上而立体打印出绝缘层A1，其中所述绝缘层A1固化成型之后在电路图案的预设位置已形成多个开孔或开槽，如图2所示。接着，在步骤S560、S570中，用第三加热器176加热打印头172内的热熔性接着材料A3a，以此将热熔性接着材料A3a喷涂在绝缘层A1上而立体打印出接着层A3，也即将热熔性接着材料A3a喷涂于前述开孔或开槽内而形成接着层A3。最后，步骤S580、S590中，用第二加热器146加热打印头142内的热熔性导电材料A2a，而以此将热熔性导电材料A2a喷涂于接着层A3上，也即以热熔性导电材料A2a填置于前述开孔或开槽中而形成导电层A2，并使接着层A3将绝缘层A1与导电层A2结合在一起，并最终成型出本案的电路板200。
综上所述，在本发明的上述实施例中，电路板通过所述立体打印装置的不同打印单元，其中以第一打印单元提供热熔性绝缘材料，而以第二打印单元提供热熔性导电材料，进而通过立体打印方法而在平台上立体打印出电路板。据此，利用逐层成型的绝缘层及导电层导所形成的电路板结构，而能快速成型出印刷电路板与其上的电路图案样品。
再者，在绝缘层固化成型之后而在导电层涂布之前，通过先行喷涂热熔性接着材料，而使后续的导电层在成型之后能与绝缘层妥善结合，而以此提高绝缘层与导电层的结合程度，并因此强化成型后电路板的结构强度。据此，以本案所述立体打印装置及方法所成型的电路板，便能因而提升制作效率，更因此扩大立体打印装置的应用层面，而促进产业竞争性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种立体打印装置，其特征在于，用以热熔成形一电路板，该立体打印装置包括：
一平台；
一第一打印单元，用以提供一热熔性绝缘材料；
一第二打印单元，用以提供一热熔性导电材料；
一第三打印单元，用以提供一热熔性接着材料；以及
一控制单元，电性连接该第一打印单元、该第二打印单元与该第三打印单元，该控制单元依序控制该第一打印单元与该第二打印单元分别将该热熔性绝缘材料与该热熔性导电材料在该平台上成形一绝缘层与一导电层，并控制该第三打印单元在该绝缘层与该导电层之间涂布该热熔性接着材料以形成该电路板。
2.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，该立体打印装置为一熔融沉积制造立体打印装置。
3.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，还包括：
一移动单元，配置在该平台上方且电性连接该控制单元，且该第一打印单元、该第二打印单元与该第三打印单元配置在该移动单元上。
4.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，该第一打印单元具有一第一加热器，该第二打印单元具有一第二加热器，用以分别加热熔融该热熔性绝缘材料与该热熔性导电材料。
5.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，该第三打印单元具有一第三加热器，用以加热熔融该热熔性接着材料。
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