CN105711268A - 纳米银线电路喷印系统与工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及喷印技术领域，特别涉及纳米银线电路喷印系统与工艺，其包括有控制处理系统、喷头、摄像头、传送装置、移位装置、驱动装置、烧结装置和基台，其喷头采用单喷嘴微控喷印方式，利用音圈电机控制喷头内的活塞运动从而使腔体内的纳米银线油墨喷出；这种单喷嘴微控喷印方式利用音圈电机可以快速而又精密的控制活塞行程，从而在保证速度的同时达到对喷印墨量的精确控制，同时采用了可拆卸的单喷嘴构造，方便了对喷头的维护和保养，避免了在电路喷印这种对喷嘴状态要求较高的情况下，采用普通喷头而带来的较大的维护难度。
Description
技术领域
本发明涉及喷印技术领域，特别涉及纳米银线电路喷印系统与工艺。
背景技术
纳米银线电路成形技术是近几年出现的以加成法工艺为主的电路成形技术，相比于传统的以蚀刻为主的减成法工艺，具有流程少、精度高、灵活、环保、节约等优点。
现有的纳米银线电路成形技术主要分丝印和喷印两种，丝印技术需要以网板作为介质，其需要提前制作并保存，并且在保存过程中由于环境的变化会使网板出现应力变形，尤其对精细电路的形成会产生精度影响，同时丝印技术对油墨的用量不能精确控制，油墨浪费现象较为严重，并且丝印形成的电路其导电层的厚度很难提高，因此对导电层厚度有要求电路，其丝印效果并不理想；对于喷印技术，由于其不需要网板作为介质，减少了中间流程和消耗，其可以根据需要控制油墨用量，使喷印的导电层达到需要的厚度和宽度，提高了喷印效果，但电路喷印对喷头的状态要求较高，需要保证其喷嘴不能阻塞，否则会出现断线现象从而导致喷印电路的断路，但目前电路喷印基本采用成熟的工业或商业喷头进行喷印，其喷嘴阵列结构一般较为精细，使用时间一长将很难保证每个喷嘴的流畅，给维护工作带来了较大的难度，目前电路喷印多采用错位重复喷印的方式来防止可能出现的断线现象，降低了喷印的效率，并且由于现有喷头采用一体化结构，当喷头堵塞的喷嘴较多时只能对整个喷头进行更换。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种采用单喷嘴微控喷印方式的纳米银线电路喷印系统与工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
纳米银线电路喷印系统与工艺，包括有控制处理系统、喷头、采集标记图像的摄像头、输送基板的传送装置、控制喷头运动的移位装置、驱动传送装置和移位装置的驱动装置、烧结纳米银线油墨的烧结装置和承载上述各种装置的基台。
所述的喷头固定于移位装置上，采用单喷嘴微控喷印方式，利用音圈电机控制喷头内的活塞做精密运动从而使纳米银线油墨精确按量喷出,其包括供墨腔、喷墨腔、音圈电机、活塞、喷管、喷嘴、止回阀、三通电磁阀、浮子开关和墨泵，供墨腔与喷墨腔之间相通，音圈电机与活塞相连接置于喷墨腔内，喷管从喷墨腔内部延伸至腔体外部并在末端与喷嘴相连接，止回阀一个置于供墨腔与喷墨腔的连接通道当中，另一个置于喷管当中用于防止墨水回流，三通电磁阀一端通过气管与供墨腔相连另一端接外部正负压用于切换供墨腔内的气压，浮子开关插入供墨腔内并固定在一定的高度用于监测供墨腔内的液位情况，墨泵一端通过墨管与供墨腔相连接另一端接外部墨源用于向供墨腔内补充墨水。
上述喷头中所描述的喷嘴为可拆卸喷嘴，喷嘴与喷管之间通过精密螺纹旋转连接，当发生堵塞情况时，不需要对整个喷头进行更换，只需更换末端喷嘴即可。
所述的摄像头固定于传送装置旁边，其位置能够保证当基板进入喷印位后，摄像头的视野内同时存在参考标记和定位标记，参考标记有一个且固定于基台上，其始终处于摄像头的视野当中，定位标记至少有两个且设置于基板的合适位置上，当基板进入喷印位后，板上的定位标记也将进入摄像头的视野，控制处理系统从摄像头的图像中获取定位标记与参考标记的相对位置并据此计算基板的偏移距离和角度，根据此偏移对喷头的喷印位置进行修正。
所述的移位装置可以让固定在其上的喷头在喷印位范围内进行横向、纵向和上下三个维度的运动，以便喷头能够移动到基板的任何位置进行喷印并能够根据基板的厚度调整喷印高度。
所述的烧结装置和喷印位之间设有隔热挡板，以防止烧结的高温影响前端喷印工作。
本发明的有益效果为：
1、喷头采用单喷嘴微控喷印方式，利用音圈电机精密控制活塞的行程，从而达到对单喷嘴出墨量的精确控制，简化了喷头结构，方便了维护和保养，尤其适用于电路喷印这种对喷嘴状态要求较高的喷印情况，避免了由于现有喷头内精密的喷嘴阵列结构所带来的较大的维护难度。
2、喷头采用可拆卸式喷嘴，在发生堵塞情况时，不需要对整个喷头进行更换，只需更换末端喷嘴即可，避免了现有喷头的喷嘴阵列出现较多的堵塞情况时，由于其一体化的结构而只能更换整个喷头的情况。
3、系统中设有用于定位的图像获取装置，并且在基台和基板上分别设置参考标记和定位标记，避免了将所有标记全部置于基板上而导致的当基板本身出现变形等情异常情况时定位标记可能会出现的整体变形或偏移而引起定位不准的情况。
附图说明
图1是本发明的整体结构图。
图2是本发明的喷头结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
如图1所示，纳米银线电路喷印系统与工艺，包括有控制处理系统、喷头（1）、采集标记图像的摄像头（2）、输送基板的传送装置（3）、控制喷头（1）运动的移位装置（4）、驱动传送装置（3）和移位装置（4）的驱动装置（5）、烧结纳米银线油墨的烧结装置（6）和承载上述各种装置的基台（7）。喷头（1）固定在移位装置（4）上，移位装置（4）可采用XYZ三轴运动机构，保证固定在其上的喷头（1）可以在整个喷印位（9）范围内做横向、纵向和上下三个方向的运动，一方面保证喷头（1）可以移动到基板的任何位置进行喷印，另一方面可以根据基板厚度调整喷印高度；传送装置（3）可采用皮带等传送待喷印的基板，基板被传送至喷印位（9）进行喷印，喷印完成后继续传送经过烧结装置（6）进行烧结，烧结完成后传送至出料口处；驱动装置（5）用于驱动传送装置（3）和移位装置（4），驱动传送装置（3）可用伺服电机配合传动齿轮、传送带等机构进行驱动，驱动移位装置（4）可采用伺服电机配合丝杆或直线电机配合导轨的方式进行驱动；烧结装置（6）用于对前端喷印的纳米银线电路进行烧结，可采用红外、激光、微波等方式进行烧结，同时为了防止烧结时可能出现的意外情况，在烧结装置（6）与喷印位（9）之间设有隔热挡板（8）用来阻止热量的大范围传递从而保护前端的喷印机构；摄像头（2）固定于传送装置（3）旁边，其位置能够保证当基板进入喷印位（9）后，摄像头（2）的视野内同时存在参考标记和定位标记，参考标记有一个且固定于基台（7）上，其始终处于摄像头（2）的视野当中，定位标记至少有两个且设置于基板的合适位置上，当基板进入喷印位（9）后，板上的定位标记也将进入摄像头（2）的视野，控制处理系统从摄像头（2）的图像中获取定位标记与参考标记的相对位置并据此计算基板的偏移距离和角度，根据此偏移对喷头（1）的喷印位置进行修正；基台（7）用于承载上述各种装置并起到稳定机身的作用，其可采用大理石或其他密度较大的材质制作；控制处理系统用于控制上述各种装置的运动并处理图像、喷印等各种数据，可采用计算机、微处理器等进行控制和处理。
如图2所示，所述的喷头（1）包括供墨腔（11）、喷墨腔（12）、音圈电机（13）、活塞（14）、喷管（15）、喷嘴（16）、止回阀（17）、三通电磁阀（18）、浮子开关（19）和墨泵（110），供墨腔（11）与喷墨腔（12）之间相通，音圈电机（13）与活塞（14）相连接置于喷墨腔（12）内，喷管（15）从喷墨腔（12）内部延伸至腔体外部并在末端与喷嘴（16）相连接，止回阀（17）一个置于供墨腔（11）和喷墨腔（12）之间的通道中，另一个置于喷管（15）当中用于防止墨水回流，三通电磁阀（18）一端通过气管与供墨腔（11）相连另一端接外部正负压用于切换供墨腔（11）内的气压，浮子开关（19）插入供墨腔（11）内并固定在一定的高度用于监测腔内的液位情况，墨泵（110）一端通过墨管与供墨腔（11）相连接另一端接外部墨源用于向腔内补充墨水。实际工作过程中，墨水通过墨泵（110）抽入到供墨腔（11）当中，浮子开关（19）一高一低插入供墨腔（11）内部，供墨腔（11）内的液位到达低液位浮子开关处时，墨泵（110）停止工作，当液位低于低液位的浮子开关时，墨泵（110）向腔内供墨使液位维持在一定高度，当低液位浮子开关出现故障时，液位将持续上升到高液位浮子开关处，此时墨泵（110）将停止工作，系统将发出报警信息；三通电磁阀（18）外接正负两种气压，负压用于维持供墨腔（11）内的墨水在自然状态下不会流向喷墨腔（12）内，正压用于维护和清洗过程中将腔内的剩余油墨压出，三通电磁阀（18）根据不同情况切换两种气压；喷墨腔（12）内的音圈电机（13）可精确控制活塞（14）的上下行程从而使油墨按量喷出，当活塞（14）向上运动时，其产生的吸力将供墨腔（11）内的墨水吸入喷墨腔（12）内，当活塞（14）向下运动时，其产生的压力将喷墨腔（12）内的墨水喷出，止回阀（17）用于防止墨水反向流动，保证活塞在上下活动中墨水流向的单一性；喷嘴（16）与喷管（15）之间通过精密螺纹旋转连接，保证了当喷嘴（16）出现堵塞情况时可快速拆卸进行更换。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (7)
1.纳米银线电路喷印系统与工艺，包括有控制处理系统、喷头（1）、摄像头（2）、传送装置（3）、移位装置（4）、驱动装置（5）、烧结装置（6）和基台（7），其特征在于：喷头（1）固定于移位装置（4）上并在喷印位（9）范围内进行喷印，其采用单喷嘴微控喷印方式，利用音圈电机控制其内的活塞做精密运动从而使纳米银线油墨精确按量喷出。
2.根据权利要求1所述的纳米银线电路喷印系统与工艺，其特征在于：所述的喷头（1）包括供墨腔（11）、喷墨腔（12）、音圈电机（13）、活塞（14）、喷管（15）、喷嘴（16）、止回阀（17）、三通电磁阀（18）、浮子开关（19）和墨泵（110），供墨腔（11）与喷墨腔（12）之间相通，音圈电机（13）与活塞（14）相连接置于喷墨腔（12）内，喷管（15）从喷墨腔（12）内部延伸至腔体外部并在末端与喷嘴（16）相连接，止回阀（17）一个置于供墨腔（11）和喷墨腔（12）之间的通道中，另一个置于喷管（15）当中用于防止墨水回流，三通电磁阀（18）一端通过气管与供墨腔（11）相连另一端接外部正负压用于切换供墨腔（11）内的气压，浮子开关（19）插入供墨腔（11）内并固定在一定的高度用于监测腔内的液位情况，墨泵（110）一端通过墨管与供墨腔（11）相连接另一端接外部墨源用于向腔内补充墨水。
3.根据权利要求1所述的纳米银线电路喷印系统与工艺，其特征在于所述的摄像头（2）固定于传送装置（3）旁边，其位置能够保证当基板进入喷印位（9）后，摄像头（2）的视野内同时存在基台（7）上的参考标记和基板上的定位标记。
4.根据权利要求1所述的纳米银线电路喷印系统与工艺，其特征在于所述的移位装置（4）可以让固定在其上的喷头（1）在喷印位（9）范围内进行横向、纵向和上下三个维度的运动，以便喷头（1）能够移动到基板的任何位置进行喷印并能够根据基板的厚度调整喷印高度。
5.根据权利要求1所述的纳米银线电路喷印系统与工艺，其特征在于：所述的烧结装置（6）和喷印位（9）之间设有隔热挡板（8），以防止烧结的高温影响前端喷印工作。
6.根据权利要求2所述的纳米银线电路喷印系统与工艺，其特征在于：所述的喷嘴（16）为可拆卸喷嘴，喷嘴（16）与喷管（15）之间通过精密螺纹旋转连接，当喷嘴（16）出现堵塞情况时可快速进行更换。
7.根据权利要求3所述的纳米银线电路喷印系统与工艺，其特征在于：所述的标记包括一个参考标记和至少两个定位标记，参考标记固定于基台（7）上且始终处于摄像头（2）的视野当中，定位标记设置于基板的合适位置上，当基板进入喷印位（9）后，板上的定位标记也将进入摄像头（2）的视野，控制处理系统从摄像头（2）的图像中获取定位标记与参考标记的相对位置并据此计算基板的偏移距离和角度，根据此偏移对喷头（1）的喷印位置进行修正。
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