CN106332463B - 球形电路转印工艺 - Google Patents

Abstract

本专利涉及电路板生产工艺领域，公开了一种球形电路转印工艺，包括以下步骤：步骤1：安装球形的基座；步骤2：使球形的基座磁化，并使用喷粉机构向基座表面喷洒铁粉；步骤3：将基座转动至归零位置，并将打印机构移动到基座的正上方；步骤4：转动基座的同时打印机构将纯铜熔化后绘制在基座表面，形成球面状的电路；步骤5：将基座转动至归零位置，限位基座的转动；步骤6：移开打印机构，将带有半球形凹槽的模具移动到基座的正上方，向下移动模具，使基座上绘有电路的部分置于凹槽中，并将凹槽槽口封闭；步骤7：向模具的凹槽内注入液态基底材料，待电路板基底材料凝固后取出电路板。本专利意在提供一种球形电路转印工艺，以生产球形的电路板。

Description

球形电路转印工艺

技术领域

本发明涉及电路板生产工艺领域，尤其涉及一种生产球形电路板的工艺。

背景技术

电路板是带有连通导体的绝缘板，把电子元器件固定其上且联成电路。目前的电路板的生产一般采用在基底上覆铜箔，通过胶合层将基底与铜箔粘合，然后进行光刻、腐蚀、后处理工艺等。生产出的电路板多为平面型的电路板，即便是柔性印刷电路板(FPCB)也是可以弯折成弧面的平面。

对于一些特殊的装置，如制作球形的LED照明装置、球形显示器时，需要在球形基面上印制呈球面状的电路。现有的电路板生产工艺，尤其是印刷电路板生产工艺，无法生产球形的电路板。

发明内容

本发明意在提供一种球形电路转印工艺，以生产球形的电路板。

本方案中的球形电路转印工艺，包括以下步骤：

步骤1：安装球形的基座；

步骤2：使球形的基座磁化，并使用喷粉机构向基座表面喷洒铁粉；

步骤3：将基座转动至归零位置，并将用于打印电路的打印机构移动到基座的正上方；

步骤4：转动基座的同时打印机构将纯铜熔化后绘制在基座表面，形成球面状的电路；

步骤5：再次将基座转动至归零位置，并限制基座的转动；

步骤6：移开打印机构，将带有半球形凹槽的模具移动到基座的正上方，向下移动模具，使基座上绘有电路的部分置于凹槽中，并将凹槽槽口封闭；

步骤7：向模具的凹槽内注入熔融状态的电路板基底材料，待电路板基底材料凝固后取出电路板。

本发明的技术方案为：

1、根据需要加工的球形电路的半径选择不同的软磁体球作为基座，以此基座为基础在其表面上使用熔化的纯铜绘制电路。基座的转动则可利用安装在基座下方的摩擦轮提供的转动摩擦力驱动，控制摩擦轮的转动方向和转动速度，可实现基座向任意方向的转动。

2、通过磁性传递的方式使基座也带有磁性，再通过粉喷机构向基座表面喷洒铁粉时，铁粉在基座磁力的作用下被吸附在基座的表面上，不会掉落。纯铜的熔点为1083℃，而铁粉的熔点为1530℃，铁粉将后序工序中的熔融的纯铜与基座隔离开来，便于脱模。

3、将吸附有铁粉的基座转动到归零位置，将用于打印电路的打印机构移动到基座的正上方，为下一步电路的绘制作准备。

4、以归零位置为起点，不断转动基座协同打印机构在基座表面绘制电路。

5、电路绘制完成后，再次将基座转动到归零位置，并通过销栓等方式对基座进行限位，使基座不能发生转动，一是为下一步在基座上安装模具作准备，二是保证绘制完成的电路是始终朝向正上方的，避免在后序电路的转印过程中电路发生错位。

6、将打印机构移开，在基座的正上方套上模具，模具内的凹槽与基座的表面形成间隙。

7、向模具内的间隙注入熔融状态的电路板基底材料，电路板基底材料在凝固的过程中，将基座表面的纯铜制成的电路固化到电路板上，从而实现将电路从基座上印制到电路板上的转印，并且凝固完成的电路板和其中的电路均为球形。

本发明工艺的有益效果为：

可根据需要制作的不同半球的球形电路板而更换相应的球形基座；球形基座由多个摩擦轮所产生的摩擦力驱动，基座上不需要设置转轴，基座可以向任意方向转动，因此利于在基座上任意绘制电路；利用纯铜的熔点比铁的熔点低的特性，并利用磁性在基座上稳定地覆盖上一层铁砂，既避免了熔化的纯铜直接粘连在基座上，又方便电路转印完成后电路板从基座上脱模下来；并且软磁性的基座在失去电磁铁的磁化作用后将变得没有磁性，基座上的残余的铁粉在重力的作用下将自动从基座上脱落下来，便于保持基座的清洁，以便于再次生产球形电路板。

进一步，还包括数码控制器，打印机构、喷粉机构、模具和驱动基座转动的摩擦轮均由数码控制器控制。使得步骤2-7在数码控制器的控制下自动地、有序地进行，提高本工艺的自动化程度，提升生产效率。

进一步，步骤2中使用电磁铁触碰基座而将磁性传递到基座上。电磁铁触碰基座，基座即可带上磁性；电磁铁与基座分离，基座即失去磁性。使用这种方式可方便地控制基座是否带上磁性，避免去对基座进行改造，以利于保持基座表面光整，进而利于在基座表面上绘制电路。

进一步，还包括归零用的顶针，基座上设有与顶针相对应的盲孔，基座上盲孔与顶针对齐时基座所处位置为归零位置。顶针插入盲孔中即可对基座的位置进行归零设置，并且顶针插入盲孔中后还能防止基座转动，以利于在基座上套上模具。

进一步，顶针滑动连接在电磁铁中。利用电磁铁与基座基础的位置作为归零位置，结构更紧凑，并且进一步利于保持基座表面光整，进而利于在基座表面上绘制电路。

进一步，在步骤7之前，将模具预热至500℃以上。基座在绘制上电路后，基座和电路都带有500℃以上的高温，在模具内注入熔融状态的电路板基底材料之后，基底材料的内表面和外表面容易出现温差，温差过大将导致电路板基底材料在凝固的过程中开裂，将模具预热至500℃以上，可有效防止电路板基底材料在凝固的过程中开裂。

附图说明

图1为本发明实施例球形电路转印机的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：下机架1、上机架2、支座3、摩擦轮301、基座4、打印机构5、电热感应器501、纯铜丝502、模具6、凹槽601、盖板602、注入孔603、圆形孔604、喷粉机构7、电磁铁8、顶针801、磁性刷9、盲孔10。

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

本发明可用球形电路转印机进行实施，球形电路转印机包括机架，机架包括下机架1和上机架2，上机架2位于下机架1上方，下机架1上转动连接有四个支座3，每个支座3连接有一个第一伺服电机，每个支座3上均转动连接有摩擦轮301，每个摩擦轮301连接有一个第二伺服电机，所有摩擦轮301共同支撑有一个为软磁体的基座4，基座4为球形；基座4的上方设有打印机构5和模具6，打印机构5和模具6均滑动连接在上机架2上，打印机构5内设置有熔化纯铜的电热感应器501，打印机构5包括喷出纯铜的出料口，出料口朝向基座4；所述模具6上开有球形的凹槽601，凹槽601朝向基座4，凹槽601的半径比基座4的半径大1.5mm，凹槽601口设有封闭凹槽601的盖板602，盖板602上开有圆形孔604，圆形孔604的半径等于基座4的半径，模具6上还开有注入孔603；还包括喷粉机构7，喷粉机构7包括容纳铁粉的粉盒、喷口和空压机，喷口连通粉盒和空压机，喷口朝向基座4；基座4的下方设有电磁铁8，电磁铁8滑动连接在下基座4上，电磁铁8上滑动连接有顶针801，基座4上开有一个与顶针801相配合的盲孔10；还包括数码控制器，第一伺服电机、第二伺服电机、打印机构5、喷粉机构7、模具6均电连接至数码控制器；下机架1上滑动连接有磁性刷9，磁性刷9朝向基座4。

步骤1：将球形的基座4安装防止在摩擦轮301上。第二伺服电机驱动摩擦轮301转动，摩擦轮301驱动球形的基座4转动，其中相对的两个摩擦轮301控制基座4沿横向转动，另外两个摩擦轮301控制基座4沿纵向转动，第一伺服电机驱动支座3转动，使得四个摩擦轮301均与基座4的同一截面圆相切时，四个摩擦轮301可驱动球形的模具6绕竖直轴线转动，球形基座4即可实现任意方向的旋转。

步骤2：在基座4:转动的过程中，启动基座4下方的电磁铁8使电磁铁8产生磁场，此时顶针801收于电磁铁8内壁，滑动电磁铁8与基座4相抵，使得基座4带有磁性。启动喷粉机构7，空压机产生压力气体，压力气体从喷口喷出，粉盒中的铁粉被压力气体带出从喷口喷向基座4，铁粉受基座4磁性影响被吸附在基座4表面。

步骤3：基座4的表面被覆盖上一层铁粉后，再次转动基座4，使基座4上盲孔10与顶针801相对，推动顶针801顶入盲孔10中，将此时基座4所处的位置作为此后打印在基座4上绘制电路时基座4的归零位置。完成基座4位置的归零后，收回顶针801至电磁铁8内部，滑动打印机构5至基座4的正上方。

步骤4：打印机构5内的电热感应器501将纯铜熔化，纯铜多为纯铜丝502，熔化温度为1083℃，熔化后的纯铜通过出料口流出后附着在基座4表面上，控制摩擦轮301的转动以驱动基座4转动，熔化后的纯铜在转动的基座4上留下轨迹形成电路，不断转动球形的基座4，即可不停在基座4表面绘制电路。由于基座4表面吸附有铁粉，铁的熔化温度为1530℃，纯铜不会导致铁粉熔化，纯铜也不会粘接在基座4上。

步骤5：电路绘制完成后，关闭打印机构5:、喷粉机构7和电磁铁8，移开打印机构5，转动摩擦轮301，使基座4上的盲孔10与顶针801相对，推动顶针801再次顶入盲孔10中，使基座4处于归零位置，以使基座4上的电路朝向正上方，并且使基座4不能再进行转动。滑动电磁铁8远离基座4，软磁体的基座4失去磁性。

步骤6：待模具6:表面上的纯铜凝固成形后，将模具6滑动到基座4的正上方，上下滑动模具6，使模具6盖板602上的圆形孔604与球形的基座4相抵，由于凹槽601的半径大于基座4的半径，基座4与凹槽601之间存在缝隙。

步骤7：将模具6预热至550℃，通过模具6上的注入口将熔融状态的电路板基底材料注入到缝隙中，基底材料凝固后呈厚度为1.5mm球形的电路板，升起模具6:，球面状的电路即被转印在了球形的电路板上。打开模具6上的盖板602，即可从凹槽601内取出球形的电路板。

第一伺服电机、第二伺服电机、打印机构5、喷粉机构7、模具6均由数码控制器自动控制，使得每个机构的动作有序、精确，自动化程度高，生产效率高。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.球形电路转印工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：安装球形的基座；

步骤2：使球形的基座磁化，并使用喷粉机构向基座表面喷洒铁粉；

步骤3：将基座转动至归零位置，并将用于打印电路的打印机构移动到基座的正上方；

步骤4：转动基座的同时打印机构将纯铜熔化后绘制在基座表面，形成球面状的电路；

步骤5：再次将基座转动至归零位置，并限制基座的转动；

步骤6：移开打印机构，将带有半球形凹槽的模具移动到基座的正上方，向下移动模具，使基座上绘有电路的部分置于凹槽中，并将凹槽槽口封闭；

步骤7：向模具的凹槽内注入熔融状态的电路板基底材料，待电路板基底材料凝固后取出电路板。

2.根据权利要求1所述的球形电路转印工艺，其特征在于：还包括数码控制器，打印机构、喷粉机构、模具和驱动基座转动的摩擦轮均由数码控制器控制。

3.根据权利要求1所述的球形电路转印工艺，其特征在于：步骤2中通过使用电磁铁触碰基座的方式而将磁性传递到基座上。

4.根据权利要求1所述的球形电路转印工艺，其特征在于：还包括归零用的顶针，基座上设有与顶针相对应的盲孔，基座上盲孔与顶针对齐时基座所处位置为归零位置。

5.根据权利要求4所述的球形电路转印工艺，其特征在于：所述顶针滑动连接在电磁铁中。

6.根据权利要求1所述的球形电路转印工艺，其特征在于：在步骤7之前，将模具预热至500℃以上。