CN109068495B - 一种液态金属打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液态金属打印机，包括：连续的第一工作面和第二工作面；在所述第一工作面上方区域进行独立作业的打印机构、修补机构、贴片机构和焊接机构，以及在所述第二工作面上方区域进行作业的封装机构；以及基材移动机构和图像采集机构；所述焊接机构，包括：沿竖直方向移动的挤塑机构，用于向位于其正下方的基材表面上挤出单位质量的焊料；其中，所述焊料为常温下呈粘稠状的金属混合物；沿竖直方向和水平方向移动的塑型笔。本发明通过将常温下呈粘稠状的导电浆料作为焊料，一方面可作为导电连接剂辅助连接液态金属线路与元件引脚，另一方面可避免后续封胶时胶体渗入连接处，导致的物理分离问题。

Description

一种液态金属打印机

技术领域

本发明属于液态金属打印技术领域，尤其涉及一种液态金属打印机。

背景技术

液态金属打印机提供了一种新型的电子电路增材制造方法，但液态金属由于其材料的特性，以及目前硬件设备及设备软件成熟度不高，所形成的液态金属线路或多或少会出现各种线路缺陷，如由于液态金属缩线导致的线路中空、窄边、中断、以及液态金属溢出等线路缺陷问题，现有技术中都是打印机完成打印后，通过人工检查的方式对液态金属线路的质量进行判断，如果存在上述缺陷则进行人工修补，不利于印制电路的自动化一体成型。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种液态金属打印机,以解决现有技术中印制电路无法一体化制备及装置设计的问题。

在一些说明性实施例中，所述液态金属打印机，包括：连续的第一工作面和第二工作面；在所述第一工作面上方区域进行独立作业的打印机构、修补机构、贴片机构和焊接机构，以及在所述第二工作面上方区域进行作业的封装机构；以及基材移动机构和图像采集机构；所述焊接机构，包括：沿竖直方向移动的挤塑机构，用于向位于其正下方的基材表面上挤出单位质量的焊料；其中，所述焊料为常温下呈粘稠状的金属混合物；沿竖直方向和水平方向移动的塑型笔，用于推动挤出在基材表面上的焊料，并使所述焊料以一定的形状包绕贴片元件的引脚与位于基材表面上的液态金属线路之间的连接点。

在一些可选地实施例中，所述焊接机构，还包括：水平移动机构，以及设置在所述水平移动机构上的第一升降机构和第二升降机构；所述挤塑机构设置在所述第一升降机构上，通过所述第一升降机构带动其沿竖直方向移动；所述塑型笔设置在所述第二升降机构上，通过所述第二升降机构带动起其竖直方向移动，通过所述水平移动机构带动其沿水平方向移动。

在一些可选地实施例中，所述挤塑机构，包括：容纳所述焊料的管体，所述管体的底部为汇聚焊料的锥形口状结构；竖直设置的出料管，其顶端连通所述管体的底端开口；压力组件，位于所述管体内用于带动所述焊料向所述出料管内移动。

在一些可选地实施例中，所述挤塑机构在将所述焊料挤出在所述基材表面上时，所述出料管的底端与所述基材表面之间的间距不超过5mm。

在一些可选地实施例中，所述挤塑机构用于将所述焊料挤出在所述基材表面上距离所述贴片元件的引脚0.2mm的位置。

在一些可选地实施例中，所述挤塑机构挤出所述焊料的单位质量为20mg。

在一些可选地实施例中，所述塑型笔包括：笔杆以及位于笔杆底端的半球形的笔头；其中，所述笔头的弧面朝下；所述笔头上缠绕有一层用于降低与所述焊料的接触面积的毛纤。

在一些可选地实施例中，所述塑型笔通过其下端的笔头推动所述焊料向贴片元件与所述液态金属线路之间的连接点移动；在水平推动的过程中，所述笔头在竖直方向上自下而上运动，使所述焊料形成贴合所述贴片元件侧面的斜坡。

在一些可选地实施例中，所述焊料为液态金属与金属颗粒的粘稠状的固液混合物。

与现有技术相比，本发明具有如下优势：

本发明通过将常温下呈粘稠状的导电浆料作为焊料，利用焊料对液态金属线路与元件引脚的连接处进行封堵，一方面可作为导电连接剂辅助连接液态金属线路与元件引脚，另一方面可避免后续封胶时胶体渗入连接处，导致的物理分离问题。

附图说明

图1是本发明实施例中的液态金属打印机的打印机构的结构示意图；

图2是本发明实施例中的液态金属打印机的打印状态示意图；

图3是液态金属线融合效果示意图；

图4是本发明实施例中的打印机构的打印机构的控制流程图；

图5是本发明实施例中的打印机构的打印示意图；

图6是本发明实施例中液态金属线状印制效果；

图7是本发明实施例中的液态金属打印机的修补流程图；

图8是本发明实施例中的液态金属打印机的修补流程图；

图9是本发明实施例中的液态金属打印机的结构示意图；

图10是本发明实施例中的液态金属打印机的修补机构的结构示意图；

图11是本发明实施例中的液态金属打印机的修补机构的结构示意图；

图12是本发明实施例中的液态金属打印机的修补机构的结构示意图；

图13是本发明实施例中的液态金属打印机的修补机构的擦拭笔的结构示意图；

图14是本发明实施例中的液态金属打印机的修补机构的擦拭笔的结构示意图；

图15是本发明实施例中的液态金属打印机的结构示意图；

图16是本发明实施例中的液态金属打印机的贴片机构的结构示意图；

图17是本发明实施例中的贴片机构的工作示意图；

图18是本发明实施例中的贴片机构的元件盒的结构示意图；

图19是本发明实施例中的液态金属打印机的贴片机构的结构示意图；

图20是本发明实施例中贴片机构的点胶头的结构示意图；

图21是本发明实施例中液态金属打印机的焊接机构的结构示意图；

图22是本发明实施例中的焊接机构的局部示意图；

图23是本发明实施例中的焊接机构的工作示意图；

图24是本发明实施例中的焊接机构的局部示意图；

图25是本发明实施例中的液态金属打印机的结构示意图；

图26是本发明实施例中的液态金属打印机的局部结构示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

现在参照图1，图1示出了本发明实施例中的液态金属打印机的一种结构示意图，如该结构示意图所示，液态金属打印机100，包括：工作面(工作台)10，以及在工作面10上进行打印作业的打印机构20，打印机构20用于将流体状态的液态金属按照预定图形印制到放置在工作面10上的印制基材201上，形成液态金属印制图案，从而作为印制电路的印制线路或作为装饰性的液态金属绘制图案。

本发明实施例中的液态金属可采用汞、镓、铟、锡单质、镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、镓锡镉合金、镓锌镉合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金、锡铅合金、锡铜合金、锡锌铜合金、锡银铜合金、铋铅锡合金中的一种或几种。这类低熔点金属具有优秀的导电性和液相流动性，因此在新型电子结构制造领域有着独特的应用价值。其中，处于打印机构20和印制基材201上的液态金属均处于流体状态，其熔点在100摄氏度以下(对于上述合金而言，通过合金的相图中的熔点曲线选择合金比例)，在一些实施例中通过加热的方式使液态金属处于流体熔融状态。

在一些优选地实施例中，液态金属可采用在常温下(35摄氏度)即呈液态的低熔点金属，例如镓铟合金，其具体镓铟配比为75.5％的镓和24.5％的铟，该合金熔点为15.5度，其在常温下基本呈液体形态。

在一些实施例中，打印机构20通过机械臂或单轴/多轴联动组件在工作面的上方一个或多个方向移动作业。

打印机构20采用液态金属直写式打印头21，类似于直写笔/书写笔，通过笔珠在印制基材上的移动带出笔管中的液态金属，在印制基材上形成与移动轨迹一致的轨迹线路，从而形成目标图案、图形。打印头21与墨盒22之间通过管道23连通。

液态金属直写式打印头与喷墨式打印方式相比，虽然液态金属的出墨量更易控制，但所打印形成的液态金属图形、图案仍然会存在一些如线路缩边、线路中断、线路溢出等影响印制质量的问题。

影响印制质量的一个重要原因就是液态金属流体状态的表面张力，使得刚打印在印制基材表面上的液态金属线由于表面张力的作用，驱使一定区域内的液态金属向该区域的中心汇聚，直至该区域内的液态金属的重力与表面张力达到平衡稳定，类似于液滴的汇聚现象。

为了解决上述问题，本发明还针对液态金属直写式打印头，即打印机构20提出了一种图像成型方法，从而尽可能的避免缩线、甚至断线的现象，提升液态金属印制过程的稳定性和可靠性，保证液态金属印制品的质量。

如图2所示，所述图案成型方法，包括：通过在工作表面上依次绘制至少2条液态金属线形成熔融态的金属图案；其中，至少2条所述液态金属线在绘制时沿线宽方向相互搭接。

其中，沿线宽方向相互搭接是指两条液态金属线在线宽方向上存在一定范围的重叠，并且在液态金属线的延伸方向(垂直于线宽方向)上重叠范围均匀一致。

在一些实施例中，相互搭接的两条液态金属线的尺寸、形状一致，且相互平行，液态金属线完全搭接；另一些实施例中，相互搭接的两条液态金属线的整体上尺寸、形状不一致，其中一条液态金属线与另一条液态金属线的局部形状一致，且相互平行，该处实现搭接，液态金属线局部搭接；在另一些实施例中，相互搭接的两条液态金属线的整体上尺寸、形状不一致，两条液态金属线的分别具有局部相互对应，实现液态金属线局部搭接；

在一些实施例中，所述至少2条所述液态金属线在绘制时沿线宽方向相互搭接，具体包括：根据绘制的先后顺序，所述液态金属线沿线宽方向逐条依次搭接。即在后绘制形成的液态金属线1020搭接在在先绘制形成的液态金属线1010上，逐条搭接实现对于图形的填充。

本发明实施例中的图形可以包括线段、圆弧、方形(含正、长方形)、圆形(含椭圆形)、以及三角形、五变形等多种标准多边形，也可以是非标准的多边形图形。图案则由一个或多个图形组成，图形之间可连续、也可是分离的。图案可例如印制电路，其包括：若干个由导电线路(用于使两处电连接，如元件引脚-元件引脚，元件引脚-电源线)、焊盘、过孔位置等；导电线路可以是任意线路形状的线段。

该实施例所公开的液态金属直写式打印方法主要是利用逐步描绘/填充的方式，使一条一条液态金属线构成目标图形、图案。

首先，本发明通过将当前绘制的液态金属线搭在(部分重叠)已绘制形成的另一条液态金属线上进行绘制，即一条搭一条的方式绘制液态金属线路，相比采用单笔线宽更宽(或控制单笔线宽变宽)的打印头一笔成型的液态金属线路(即一笔即可得到目标线宽)而言，单条的液态金属线的线宽更细，缩线范围得到了降低。

另外，从液态金属与基材表面的接触面来看，本方案中的打印头的笔珠在液态金属线路的区域内形成了分布均匀的挤压面，处于该位置处的液态金属由于笔珠施加的压力提高了与印制基材之间的浸润效果，较为稳定的附着在基材表面，通过分布均匀的挤压线构成的挤压面，可从底部限制液态金属线路整体的尺寸、形状进行一定程度的限制。

再有，从液态金属的表面来看，本方案中的搭叠绘制可使液态金属相互融合，虽然无法完全避免受到表面张力的影响，但由于液态金属的底部位置上分布均匀的稳定结构(上述稳定附着)可以极大的降低液态金属线路从边缘底部向中心的汇聚。

因此，本发明通过多条单线搭叠的方式融合组成完整的液态金属图形/图案，在一定程度上降低了由于液态金属表面张力所造成的缩线影响，提高了液态金属直写式打印机的稳定性和可靠性，保证了形成的液态金属图案的印制质量。

现在参照图3，图3示出了单线之间不同搭叠范围的效果示意图。

图3(a)中液态金属线之间采用单笔线宽作为打印头的偏移步长设计，即液态金属单线之间的搭叠范围为0，理想状态下其应该刚好相连，但实际中由于液态金属的表面张力的作用，导致液态金属单线之间相互分离的状态。

图3(b)中的液态金属单线之间采用偏移步长小于单笔线宽的设计，但单线搭叠范围较小，搭叠部分不足以克服各自单线表面张力(应力点)，从而仍然可能存在由于表面张力拉断的现象。

图3(c)中的液态金属单线之间采用偏移步长小于单笔线宽的设计，但单线搭叠范围较大，两条单线重构的线组与印制基材接触的表面积不足以束缚该区域内的液态金属，即液态金属的重力大于该区域的液态金属表面张力，从而可能导致该区域内的液态金属不定向的溢出问题。

图3(d)中的液态金属单线之间采用偏移步长小于单笔线宽的设计，单线搭叠范围既不过小，也不过大，从而保证液态金属线的稳定存在。

进一步的，液态金属单线之间的搭叠范围不低于单笔线宽的20％时，可以明显改善图3b中所示出的问题。液态金属单线之间的搭叠范围不超过单笔线宽的80％时，可以避免图3c中示出的问题。即在搭叠范围在单笔线宽的20％-80％之间的区域时，可以有效的改善打印液态金属线路所产生的缺陷问题，达到图3d的打印效果。

在一些优选地实施例中，搭叠范围设定为单笔线宽的45％-60％时，可极大的提升打印液态金属线路的可靠性和稳定性，使液态金属融合后的结构稳定，不易发生变形和溢出问题。

优选地，本发明实施例中还公开了一种图案成型装置，该图案成型装置具有执行上述图案成型方法的一个或多个部件。

现在参照图4，本发明还针对所述液态金属直写式打印技术提出了一种液态金属直写式打印方法，应用于液态金属直写式打印机，包括：

步骤S21、根据目标图案生成待执行的直写打印轨迹；

其中，目标图案可以为由一个或多个目标图形的组合，目标图形包括线形(线路)、长方形、圆形、圆弧等规整或不规整图形。

步骤S22、执行所述直写打印轨迹形成熔融态的金属图案；

其中，所述直写打印轨迹中包括至少一个指示通过描绘多条液态金属线形成单元图形的填充轨迹，所述填充轨迹中的偏移步长不超过单笔线宽。

其中，本发明实施例中的对于目标图案的采集、识别、定位等可采用现有技术中的技术，如像素点的采集、坐标设定等，以及现有的电子电路的制作软件和/或加工软件。

在一些实施例中，所述填充轨迹中的偏移步长为单笔线宽的40％-55％。可达到上述图3d的印制效果。

以图5所示出的长方形为目标图形举例，采用直写式打印头，笔尖采用0.5mm的滚珠，出墨量控制为一定，对应的单笔平均线宽为0.15mm，直写式打印头的偏移步长设定在0.6–0.8mm。直写轨迹采用逐步迂回式描绘方式，将上方的最左侧设定为起始点，然后通过从左到右，从上到下的顺序迂回印制液态金属线，每次向下移动0.6–0.8mm。直至完成目标图形的全部绘制。该实施例中，采用一笔成形的方式绘制目标图形，在另一些实施例中，可在完成该行的液态金属线的印制后，抬起打印头在进行下移(偏移)，然后在下压打印头继续水平印制该行的液态金属线，从而避免偏移位置打印造成的该位置液态金属的量较大。

在一些实施例中，所述目标图案包括至少2个连续的单元图形；所述根据目标图案生成待执行的直写打印轨迹的过程中，包括：通过在单笔线宽的40％-55％的范围内调整所述偏移步长，使在先绘制的单元图形的直写结束点与在后绘制的单元图形的直写开始点连续。

在一些实施例中，所述直写打印轨迹指示所述金属图案一笔成型或多笔成型。

上述打印方法可以针对由液态金属绘制的任何图形、图案，如富于美感的平面印制品，如平面图绘；以及富于美感的同时既有导电特性的智能绘图，如触控LED灯饰液态金属图绘；以及标准的印制电路(PCB)中的印制线路，包括：线路本身、贴片接触线路、焊盘位置、过孔位置等。

优选地，本发明实施例中还公开了一种液态金属打印机，该液态金属打印机具有执行上述打印方法的一个或多个部件。

综上所述，液态金属印制图案中容易产生线路断点、线路不规整/不完整(即该处线路虽然仍连通，但未满足标准线宽/线型，如中空、缩边)、线路溢出等线路缺陷，针对上述缺陷应采用不同的方式对其进行修补，如针对线路断点和线路不完整缺陷，可通过断点位置或缺少位置添补液态金属，而针对线路溢出问题，则应去除溢出的液态金属。图6示出了液态金属各种印制效果，图6(a)为正常液态金属线路，图6(b)为线路断点、图6(c)为线路中空，图6(d)为明显缩线导致的线路断点。

现在参照图7，图7示出了当由于液态金属图案/图形存在上述缺陷(缩边、断点、溢出、不完整)时的修补流程图，如该流程图所示，修补方法，包括：

步骤S31、扫面目标图形/图案，获取所述目标图形/图案中的液态金属的线路缺陷；

该步骤中的扫描目标图形/图案的方式可通过快照的方式，如摄像、照相，又或者可通过投影识别的方式(如CCD感光图像传感器)，通过对打光后所产生的投影的明暗得到实际的目标图形/图案的实际情况，然后再通过比对原始图形/图案，找出两者的差异，分析出其中的线路缺陷；

上述比对的方法可采用现有技术中的像素点技术，首先将原始电路图分拆成由若干个像素点，每个像素点对应一个坐标点，原始电路图中的液态金属所占区域可记为1，其余区域可记为0，当获取到目标电路实际的电路图时，将该电路图按照上述方式以像素点进行分拆并进行相应标记，再对两个像素图进行比对，从而找出两者差异的像素点及位置坐标。

步骤S32、判定出所述线路缺陷的缺陷类型，根据所述缺陷类型选择相应的修补策略对所述线路缺陷进行液态金属添补或擦除。

本发明通过采用不同的修补方式，解决了不同缺陷给液态金属绘制带来的质量问题。

具体的，如上文所述，

线路缺陷，包括：线路断点和/或线路不完整；则步骤S32中所述根据所述缺陷类型选择相应的修补策略对所述线路缺陷进行液态金属添补或擦除，具体可包括：确定所述线路缺陷所在的液态金属线段、以及所述线路缺陷的起始点与末尾点，将液态金属添补在所述液态金属线段上介于所述起始点与末尾点之间的区域。

线路缺陷，还可包括：线路溢出；则步骤S32中所述根据所述缺陷类型选择相应的修补策略对所述线路缺陷进行液态金属添补或擦除，具体可包括：获取溢出区域；控制蘸有酒精的擦头，以一定的力度擦拭所述溢出区域。

如图8所示，在一些可选的实施例中，在所述扫描目标图形/图案之前，还包括：

步骤S30.利用液态金属直写打印技术制备所述目标电路；

该过程中包括：通过多次往复迂回的方式绘制液态金属线段，每次迂回打印前打印头向指定方向偏移一定偏移步长，所述偏移步长小于所述打印头的单笔线宽。其中的偏移步长的选择可在上文中的偏移步长的范围中选取。

在一些实施例中，所述将液态金属添补在所述液态金属线段上介于所述起始点与末尾点之间的区域，具体包括：采用上述液态金属直写打印技术，将液态金属添补在所述液态金属线段上介于所述起始点与末尾点之间的区域。

就如上述液态金属打印机的工作描述，打印机在控制打印头形成该液态金属线段之前，需要计算打印头绘制该液态金属线路时的工作轨迹，在一个实施例中，液态金属线路是以每一段为一个线段单元，液态金属打印机打印完一个线段单元后继续打印下一个线路单元，针对每段线段单元对应液态金属打印机的一个打印逻辑/打印指令，该打印逻辑/打印指令指导液态金属打印机按照预设的工作轨迹打印液态金属线段，其内包含打印的起始点、与末尾点、偏移步长、打印头的下压程度、打印速度等。

在一些实施例中，所述线路缺陷为所述线路断点时，所述将液态金属添补在所述液态金属线段上介于所述起始点与末尾点之间的区域，具体包括：调取线路缺陷所在的液态金属线段的打印指令，以所述起始点与末尾点更换所述打印指令中所述液态金属线路的首尾坐标，执行更换后的打印指令添补所述液态金属线段上的线路断点。

该实施例中的修补策略无需重新生成，利用原有的打印指令更换其中的指定参数即可完成，降低了液态金属打印机的计算量，有利于提升液态金属打印机的整体打印效率。

在一些实施例中，所述线路缺陷为线路不完整时，所述将液态金属添补在所述液态金属线段上介于所述起始点与末尾点之间的区域，具体包括：获取线路所缺失区域的线宽，根据所述线宽重新计算出所述打印头的偏移步长；调取线路缺陷所在的液态金属线段的打印指令，以所述起始点与末尾点更换所述打印指令中所述液态金属线路的首尾坐标、以及以重新计算得到的所述迂回偏移量更换所述打印指令中原始迂回偏移量，执行更换后的打印指令对线路不完整的区域进行添补。

由于线路不完整情况，线宽有所变化，在依照原打印指令中的偏移步长打印，有可能影响修补效果，因此通过重新计算偏移步长避免该问题的出现，保证液态金属线路的质量。

具体的，所述获取线路所缺失区域的线宽，根据所述线宽重新计算所述打印头的偏移步长，具体包括：按照如下公式重新计算出所述打印头的偏移步长；S＝(X-D/N)；N＝((X-D)/D)+1；其中，S为重新计算出的偏移步长，X为线路所缺失区域的线宽，D为初始偏移步长，N为填补所述线路所缺失区域所需的迂回次数。其中，所述迂回次数向上取整。

具体的，在所述根据所述线宽重新计算出所述打印头的偏移步长之前，还包括：判断所述线路所缺失区域的线宽X与所述初始偏移步长D的大小关系；若X≥D，则根据所述线宽重新计算出所述打印头的偏移步长；若X＜D，则以线路所缺失区域的中线通过填补一笔液态金属。

在一些实施例中，在所述判定出所述线路缺陷的缺陷类型之前，还包括：判断所述线路缺陷在所述目标图形/图案中整个液态金属线路中的占比；若该占比超出阈值，则放弃当前目标图形/图案，进行重新打印；否则，判定出所述线路缺陷的缺陷类型，根据所述缺陷类型选择相应的修补策略对所述线路缺陷进行液态金属添补或擦除。

该实施例用于避免复杂原因导致的修补无效问题，从而避免进入重复的死循环。在一些实施例中，所述阈值包括线路缺陷所在的液态金属线段在整个液态金属线路中的比例，以及线路缺陷所影响的面积在整个液态金属线路中的比例；优选地，所述阈值具体为线路缺陷所在的液态金属线段在整个液态金属线路中的60％占比，线路缺陷所影响的面积在整个液态金属线路中的30％占比。上述阈值可任用其一或其二，经过实际发现若印制电路中实际缺陷情况超出上述阈值，其修补时间则将超出其首次制备时间，导致整体制备时间过长。

优选地，本发明实施例中还公开了一种液态金属打印机，该液态金属打印机具有执行上述修补方法的一个或多个部件，如包括第一部件，用于扫面目标图形/图案，获取所述目标图形/图案中的液态金属的线路缺陷；第二部件，用于判定出所述线路缺陷的缺陷类型，根据所述缺陷类型选择相应的修补策略对所述线路缺陷进行液态金属添补或擦除；第三部件，用于利用液态金属直写打印技术制备所述目标电路。

现在参照图9，图9示出了本发明实施例中的液态金属打印机的另一种结构示意图，如该结构示意图所示，本发明公开了一种液态金属打印机100，该液态金属打印机100在图1的基础上，还包括：图形采集系统，图形采集系统包括位于工作面10下方的条形灯带91，以及位于工作面10上方的CCD系统92，两者竖直相对。工作面采用透明材质，条形灯带用于向其正上方提供光源，上方的CCD系统则用于获得光源穿透印制基材在其上形成的影像，从而得到实际的印制图案。获得的实际图案可应用于上述修补方法中的扫描目标图案，进而分析得到线路缺陷，然后再驱动打印头完成对目标图案的修补。该修补主要针对液态金属线路/图案的线路断点和线路不完整。

在一优选实施例中，位于工作面10上方的CCD系统和位于工作面下方的条形灯带的尺寸一致，且竖直相对，覆盖处于工作面10上的印制基材201，在采集图像时，控制打印机构20返回其初始位置(不影响图形采集的位置)，通过条形灯带和CCD系统一次性获取实际印制图案。

在另一优选实施例中，位于工作面10下方的条形灯带可沿一个方向进行往复移动，其移动方向作为其宽度，另一方向作为其长度，CCD系统覆盖整个工作面10上的印制基材201，条形灯带的长度与CCD系统对应，条形灯带的宽度则小于CCD系统，通过条形灯带的移动，使CCD系统获得实际印制图案。

在另一优选实施例中，位于工作面10上方的CCD系统和位于工作面下方的条形灯带的尺寸一致，且竖直相对，未覆盖整个印制基材201，通过传动组件带动印制基材201移动，从而使CCD系统获得实际印制图案。该实施例中，条形灯带和CCD系统的位置可固定设置，且尺寸小，便于整个打印机小型化和简便设计。传动组件可采用压轮，通过压轮的转动带动印制基材201的水平移动。

现在参照图10，图10示出了一种修补机构的结构示意图，该修补机构30用于对液态金属线路/图案中的线路溢出缺陷进行擦拭修补，包括：浸润有擦拭剂的擦头31，以及带动擦头31在水平和/或竖直方向移动的运动组件32，运动组件可以采用机械臂、单轴/多轴联动组件、电磁驱动移动组件等。

在进行擦拭作业时，擦头31与印制基材201贴合，并按照预定的轨迹擦除印制基材201上的溢出的液态金属。

进一步的，修补机构30，包括：纤维擦头31、装有擦拭剂的容器34和电控升降机构32；其中，纤维擦头31的底部用于通过水平移动的方式擦拭位于基材表面上的目标液态金属，纤维擦头31与容器34内的擦拭剂接触连接，擦拭剂通过渗透的作用始终维持浸润纤维擦头31，纤维擦头31与电控升降机构32配合连接，纤维擦头31的底部在电控升降机构32的带动下，与基材表面201接触或脱离；其中，纤维擦头31的底部与基材表面201接触时，通过纤维擦头31的水平移动或基材的水平移动实现对基材表面上的目标液态金属的擦除作业。图9中容器34内的擦拭剂通过导管33内的导液纤维与纤维擦头保持接触式连接，优选地，导液纤维可采用棉质纤维，其可保持良好的渗透效果。

电控升降机构32可通过两档(或两档以上的多档位)式控制，即作业档时电控升降机构32控制纤维擦头31的底部按照预设的与基材表面接触程度(可通过纤维擦头31的安装位置的选择设定)，非作业档时电控升降机构32控制纤维擦头31的底部抬起离开基材表面。在另一些实施例中，电控升降机构32可自由带动纤维擦头31在竖直方向上移动任意位置，可通过电机或电磁牵引及相应的配合结构实现纤维擦头31在竖直方向上的精度位移。

纤维擦头31可采用棉质纤维、玻璃纤维或高分子纤维，高分子纤维如塑料纤维、高强度海绵等；对于玻璃纤维和高分子纤维，其内具有一条或多条的细微通道，用于保持纤维擦头31上可蘸附有少量的擦拭剂，用于擦拭液态金属。纤维擦头31的底部的径长为0.25mm–5mm之间；优选地，修补机构30可采用不同材质、不同径长的纤维擦头31，用于针对不同范围/位置的溢出液态金属进行擦除；其中，采用棉质纤维的纤维擦头31的底部径长可在2mm–5mm之间，用于大范围擦除溢出液态金属；采用高分子纤维或玻璃纤维的纤维擦头31的底部径长可在0.25mm–2mm之间，用于精度擦除溢出液态金属。

纤维擦头31的底部的末端采用平整结构，防止弧面结构对于基材表面的接触不一致，破坏与溢出液态金属相连的液态金属线路。其末端可采用圆形或方形平面。

本发明所提出的修补机构30可在印制电路的制备过程中，实现对印制电路中线路溢出缺陷进行自动化修补，保证了液态金属印制电路的成品质量，提高了液态金属印制电路的制备稳定性和可靠性。

擦拭剂可选用为乙醇或主要成分为乙醇的溶液，如无水乙醇、酒精、掺有可(易)挥发油脂、且酒精含量在75％-99％的液状混合物，该液状混合物一方面可用于擦除溢出液态金属，另一方面油脂可在液态金属线路的溢出边线处形成一道防溢出路径，对液态金属线路起到隔离保护的作用。酒精自身也可形成上述方溢出路径，而油脂对于隔离而言效果更为理想。

如图11，所述修补机构30，还可包括：沿水平面的一个或多个方向移动的水平移动机构35；所述纤维擦头31和电控升降机构32装配在所述水平移动机构35上，即例如电控升降机构32固定在水平移动机构35上，跟随水平移动机构35在水平方向上的移动，纤维擦头31固定在电控升降机构35上，从而实现水平(x和y)方向和竖直(z)方向的移动。

如图12，所述容器34为内部填充有所述擦拭剂的笔管36，其底部开口并通过所述纤维擦头31封堵，所述纤维擦头31的底部暴露在所述笔管36之外，构成所述笔管36的笔尖。于此相对的，所述电控升降机构32可采用吸合电磁铁；所述吸合电磁铁32上的导磁体37与所述笔管36之间通过横梁支架38连接；所述笔管36通过所述横梁支架37跟随所述导磁体37的吸合移动。

如图12和13，所述修补机构30，还可包括：固定在水平移动机构35上的笔管支架39；所述笔管支架39具有竖直方向的通孔，该通孔的形状与所述笔管36的径面对应，所述笔管36位于所述通孔内，并通过第一卡持结构361和弹性件362在所述笔管支架39上形成支撑；当所述吸合电磁铁32通电时，其上导磁体37带动所述笔管36向下移动至其工作位置，此时弹性件362压缩变形；当所述吸合电磁铁32断电时，所述弹性件362舒张释放带动所述笔管36向上移动至其初始位置。在一些实施例中，笔管36的竖直方向向上的恢复力可由吸合电磁铁32一侧提供，如图11中导磁体37与电磁铁32之间的弹簧。

如图14，所述笔管支架39可为筒形结构，用于防止笔管36在竖直方向移动时在水平方向上的偏移，筒内上方设置有第一卡台363，所述笔管36上方设置有与第一卡台363配合的第二卡持结构364，用于限制纤维擦头31的最大上升高度(又如最小伸出所述笔管支架39的长度)，筒内下方设置有第二卡台365，所述笔管36下方设置有与第二卡台365配合的第三卡持结构366，用于限制纤维擦头31的最大下降高度(又如最大伸出所述笔管支架39的长度)

现在参照图15，图15示出了本发明实施例中的液态金属打印机的另一结构示意图，如该结构示意图所示，本发明公开了一种液态金属打印机100，包括：上述修补机构30。

在一些优选实施例中，液态金属打印机100，还包括：工作面10、打印机构20、图像采集系统。其中，打印机构20用于在工作面10上对印制基材201进行液态金属打印作业以及对于液态金属断点、不完整、缩边等缺陷进行修补；修补机构30则用于对液态金属溢出等缺陷进行修补。

打印机构20和修补机构30可采用上述实施例中的结构，图像采集系统可采用照相、摄像、投影等图像技术。

当打印机构20在进行打印/修补作业时，修补机构30可处于初始位置，即不影响打印机构20的移动作业；当修补机构30进行修补作业时，打印机构20可处于其初始位置，即不影响修补机构30的移动作业；当图形采集系统作业时，打印机构20和修补机构30均可处于初始位置，避免影响图形采集系统的图像采集。

该实施例中的液态金属打印机可实现液态金属印制品(如液态金属印制线路)的一体化的制备，无需人工对液态金属打印机打印的液态金属图案进行修补，提高了液态金属打印机的可靠性。

继续参照图15，打印机构20和修补机构30均装配在同一个导轨横梁上，导轨横梁沿Y轴方向移动，导轨横梁自工作面10的上方横跨印制基材201，导轨横梁上具有沿其长度方向的滑轨，打印机构20和修补机构30装配在该滑轨上沿X轴方向移动，初始状态下，打印机构20和修补机构30位于导轨横梁的两端，处于印制基材201的外侧，当其作业时，打印机构20/修补机构30通过滑轨移动向内测移动，使其处于印制基材201的正上方，并通过滑轨和导轨横梁在工作面10上对印制基材201进行移动作业。

在一些实施例中，液态金属打印机100，还包括：一个或多个压轮，压轮通过摩擦力带动印制基材201进入工作面10、以及在工作面10上沿Y轴方向移动。该实施例中，液态金属打印机100中的打印机构20和/或修补机构30可配合压轮带动印制基材201实现与印制基材201的相对移动。

该实施例中打印机构20和修补机构30位于同一个导轨横梁上，节省了液态金属打印机的设备空间，避免了液态金属打印机内部存在过多的移动机构，从而简化液态金属打印机的硬件设备。

现在参照图16和17，本发明公开了一种贴片机构40，包括：管型贴片枪41、元件盒42、点胶头43、第一活动组件、第二活动组件、第三活动组件、气压系统。其中，

管型贴片枪41与第一活动机构联动，用于通过底部吸嘴411吸附贴片元件203，以及通过所述第一活动机构将所述贴片元件203移动至不同高度的作业面；管型贴片枪411的顶部连通气压系统的第一导气管44，通过负压的启/停控制吸嘴411的吸附和释放。优选地，吸嘴411外设置有柔性垫圈，用于避免吸嘴411与贴片元件203直接刚性接触，降低两者之间可能产生的缝隙，解决吸嘴411吸附贴片元件203不牢固、易松动的问题。

本发明通过将点胶头倒置，在贴片元件的底面进行点胶，避免了从下方出胶的点胶头易受到重力影响，导致胶体渗漏、出胶量不易控制等多种问题。

第一活动机构可采用升降机构，通过针对不同高度的作业面设置不同的档位，从而控制管型贴片枪41停留在不同的高度的工作面上；其中，作业面可包括装片作业面、点胶作业面和贴片作业面，处于装片作业面时，用于将贴片元件203吸附在吸嘴411下；处于点胶作业面，用于在吸嘴411下吸附的贴片元件203的底面进行点胶处理；处于贴片作业面时，用于将底面点胶的贴片元件203放置在印制基材201上的液态金属图案202的指定位置上，并产生一定程度(轻微)的按压。

另一实施例中，升降机构也可以以单位距离进行竖直方向的任意高度的移动，优选地，单位以毫米计量。第一活动机构可采用电机、电磁、压力(如气压/液压)等方式驱动。

元件盒42与第二活动机构联动，其可为上部封口的槽体结构，或者是在特定位置上设置有开窗的盒体结构，其内具有用于放置一个或多个贴片元件203的空间，用于在某一时刻(需要进行装片工作时)通过所述第二活动机构将其内的贴片元件203移动至所述管型贴片枪41吸嘴411的正下方；优选地，元件盒42内具有对贴片元件203进行束形的结构，以保证吸附在吸嘴411下的贴片元件203可按照预定的角度贴附在印制线路202的指定位置上。

优选地，第二活动机构可采用水平移动机构(如滑轨421和配合电磁件422)，用于在一定高度的水平方向上驱动或带动元件盒42的进行水平移动，使贴片元件203达到管型贴片枪41的工作位置下方，以及离开管型贴片枪41的下落范围；优选地，第二活动机构可采用两档式控制，即初始档时使元件盒42的位置不遮挡管型贴片枪41的下落，工作档时使元件盒42的指定区域位于管型贴片枪41的正下方。第二活动机构可采用电机、电磁、压力(如气压/液压)等方式驱动。

优选地，所述第二活动机构，包括：与所述元件盒的壳体配合的滑轨421；所述元件盒通过电磁件422沿所述滑轨在水平方向上弹出或收回。

如图18，在一些可选地实施例中，所述元件盒为沿竖直方向叠放的多层结构423，每层结构423通过独立的滑轨421和电磁件422在水平方向上移动。所述元件盒为“L”字形槽体结构，槽体宽度一致；其内容纳有一个或多个外形一致、且依次排列的配送单元424，所述槽体构成所述配送单元的滑槽425，所述配送单元424通过电磁件426和427从所述槽体的一端向另一端移动；其中，所述配送单元424的上表面开设有与所述贴片元件形状对应的放置槽428；所述元件盒用于在某一时刻通过所述第二活动机构将其内的贴片元件203移动至所述管型贴片枪41吸嘴的正下方，具体包括：所述元件盒42通过一个或多个电磁件的驱动，将处于元件盒42弯折处位置的贴片元件201移动至所述管型贴片枪41吸嘴411的正下方。

如图19，点胶头43与第三活动机构联动，其自身呈倒置结构，出胶嘴431竖直向上，用于在某一时刻(需要进行点胶工作时)通过所述第三活动机构移动至吸附在吸嘴411下的贴片元件203的正下方，以及通过其出胶嘴431在所述贴片元件203的底面进行点胶作业。

在一些实施例中，点胶头43的底部通过管道432连通储胶罐433，储胶罐433用于存储一定量的胶体，管道432采用硬质管道，点胶头43与储胶罐433之间通过硬质管道432连通并相对固定。第三活动机构可采用转动机构，其通过带动储胶罐433的转动，从而间接带动与储胶罐433联动的点胶头43以储胶罐433为圆心进行位移。由转动机构带动点胶头43移动至吸附在吸嘴411下的贴片元件203的正下方，和离开管型贴片枪41的下落范围。

如图20，在一些实施例中，所述点胶头43的出胶嘴431内通过支架434设置有上下活动的磁性顶针435，所述磁性顶针435的端面为平面结构，且所述磁性顶针435处于其最低位置时，其顶端位于胶体液面之下；所述管型贴片枪41上设置有与所述磁性顶针435配合的电磁铁412，用于在通电状态下，将磁性顶针435从出胶嘴431内吸出，使其端部带出的胶体点在贴片元件203的底面上。在一些可选地实施例中，所述磁性顶针435的顶端上设置有用于附着胶体的柔性纤维，纤维可采用棉质纤维或塑料纤维，受力时自身易挤压变形，可降低贴片元件203的直接受力，避免其由于撞击导致的偏移/掉落。优选地，柔性纤维采用棉质纤维内具有细微缝隙，其内可粘带少量胶体。

胶体采用光固化胶或热固化胶，优选地，热固化胶可采用固化温度在60℃以上的胶体。

在一些实施例中，所述贴片机构40，还包括：同时带动所述管型贴片枪41、所述元件盒42、所述点胶头43在竖直方向和/或水平方向进行一致性移动的第四活动机构。优选地，第四活动机构可为液态金属打印机的x、y、z轴移动支架。

本发明的另一个目的在于针对上述贴片机构40提出一种贴片方法，以解决现有技术中存在的问题。

贴片方法，应用于上述的贴片机构，包括：

步骤S41、设备初始化，使管型贴片枪处于初始工作面；

步骤S42、驱动第二活动机构带动元件盒将目标贴片元件移动至所述管型贴片枪吸嘴的正下方；

步骤S43、驱动第一活动机构带动所述管型贴片枪下移至装片工作面，将目标贴片元件吸附在吸嘴下；

步骤S44、驱动第二活动机构带动元件盒移出所述管型贴片枪的下落范围；

步骤S45、驱动第三活动机构带动所述点胶头移动至吸附在吸嘴下的所述目标元件的正下方；

步骤S46、驱动第一活动机构带动所述管型贴片枪下移至点胶工作面，与所述点胶头配合完成目标贴片元件底面的点胶；

步骤S47、驱动第三活动机构带动所述点胶头移出所述管型贴片枪的下落范围；

步骤S48、驱动第一活动机构带动所述管型贴片枪下移至贴片工作面，并停止吸附操作，使目标贴片元件放置在表面具有液态金属线路的基材的指定位置上。

本发明还提出了一种液态金属打印机100，组件中包括上述贴片机构40。该实施例中液态金属打印机100不仅可用来制备液态金属印制图案/印制线路，还可对进行元气件的贴装，实现印制电路的一体化制备。

现在参照图21，图21示出了本发明实施例中的焊接机构50，该焊接机构用于将常温下呈粘稠状的金属混合物(导电混合物)对液态金属印制线路202与贴片元件203引脚的连接处进行封堵固定。焊接机构50，包括：水平移动机构51、第一升降机构52、第二升降机构53、挤塑机构54和塑型笔55，其中，第一升降机构52和第二升降机构53固定在水平移动机构51上，随水平移动机构51的移动在水平方向上进行联动，挤塑机构54设置在第一升降机构52上，随第一升降机构52在竖直方向上移动，塑型笔55设置在第二升降机构53上，随第二升降机构53在竖直方向上移动，其中第一升降机构52和第二升降机构53在竖直方向上的移动是相互独立的。

挤塑机构54，其出料口竖直向下，用于向位于其正下方的基材表面上挤出单位质量(又或者以单位体积进行计量)的焊料，焊料采用常温下呈粘稠状的金属混合物，该金属混合物具有良好的导电性，在一些优选地实施例中，金属混合物为导电性良好的金属颗粒(如银包铜粉、铜粉)与液态金属均匀混合后的固液混合物，液态金属选用与打印在基材表面上的液态金属的成分配比一致，从而提高焊料与液态金属线路之间的浸润性和融合性，保证两者之间的稳定连接。

如图22，挤塑机构54包括容纳焊料的管体541，该管体541的底部呈汇聚焊料的锥形缩口结构，开口处竖直固定一出料管542，出料管542为中空管体结构，与管体541内连通；以及位于所述管体541内用于带动所述焊料向所述出料管542内移动的压力组件543，该压力组件543可采用机械式挤压方式，例如采用挤塑螺杆，通过挤塑螺杆转动的方式，带动焊料向出料管542运动。

压力组件543还可以采用如图23所示处的结构，通过压头544挤压焊料，使焊料进入出料管。其中，出料管542的上端位于管体541的内部，压头544通过电磁驱动在竖直方向上移动，压头544的端部为槽口结构，形状与出料管542的管口对应，且可包覆出料管542的管口，当压头544下移挤压焊料时，压头544的槽口将容纳部分焊料，当压头544运动到出料管542的管口处时，槽口与管口相互挤压配合，将槽口内的焊料挤压自出料管542的管口处挤压进出料管内。通过该结构可以控制焊料的单位挤出量。

如图24，在一些实施例中，所述塑型笔55包括：笔杆551以及位于笔杆551底端的半球形的笔头552；其中，所述笔头552的弧面朝下；所述笔头552上缠绕有一层毛纤，毛纤一方面由于其存在的细小缝隙，可以减少与液态金属的接触面积，另一方面毛纤的表面性质使其也不易粘附液态金属，选用毛纤可以避免笔头在推动的过程中带跑焊料。其中，所述塑型笔通过其下端的笔头推动所述焊料向贴片元件与所述液态金属线路之间的连接点移动；在水平推动的过程中，所述笔头在竖直方向上自下而上匀速运动，使所述焊料形成贴合所述贴片元件侧面的斜坡。斜坡状可表面封装胶进入液态金属线路和贴片元件引脚之间的连接处，可使其顺着斜面导流。

本发明通过将常温下呈粘稠状的导电浆料作为焊料，利用焊料对液态金属线路与元件引脚的连接处进行封堵，一方面可作为导电连接剂辅助连接液态金属线路与元件引脚，另一方面可避免后续封胶时胶体渗入连接处，导致的物理分离问题。

本发明实施例中的印制电路的焊接机构的工作流程，示例：

步骤1.通过在y方向移动基材、以及通过水平移动机构带动挤塑机构在x方向移动，使挤塑机构的出料管正对在预设的焊料挤出点，优选地，焊料挤出点距离贴片元件引脚的距离设为0.2mm的位置。

步骤2.通过第一升降机构带动挤塑机构沿竖直方向移动，使其处于距印制基材表面高度在5mm的位置；

步骤3.驱动挤塑机构内的压力机构在基材表面上挤出单位体积的焊料，其中可通过常规的震动或抖动组件配合，完成焊料的下落；

步骤4.抬起挤塑机构，将塑型笔移动至焊料远离贴片元件引脚的一侧，此时塑型笔的笔头低于焊料的高度(即笔头与焊料在竖直方向上存在部分重叠)；

步骤5.控制塑型笔的笔头带动焊料向贴片元件的引脚方向移动，过程中笔头逐渐抬起，使焊料沿其运动方向形成高度逐渐变大的斜坡，与贴片元件的侧壁贴合。

本发明的另一个目的在于提出一种液态金属打印机，该液态金属打印机包括如上述任一项所述焊接机构。

本发明公开了一种液态金属打印机100，包括：工作面10、贴片机构40和焊接机构50；其中，贴片机构40和焊接机构50均装配在同一个导轨横梁上，导轨横梁沿Y轴方向移动，导轨横梁自工作面10的上方横跨印制基材201，导轨横梁上具有沿其长度方向的滑轨，贴片机构40和焊接机构50装配在该滑轨上沿X轴方向移动，初始状态下，贴片机构40和焊接机构50位于导轨横梁的两端，处于印制基材201的外侧，当其作业时，贴片机构40/焊接机构50通过滑轨移动向内测移动，使其处于印制基材201的正上方，并通过滑轨和导轨横梁在工作面10上对印制基材201进行移动作业。

在一些实施例中，液态金属打印机100，还包括：一个或多个压轮，压轮通过摩擦力带动印制基材201进入工作面10、以及在工作面10上沿Y轴方向移动。该实施例中，液态金属打印机100中的贴片机构40和/或焊接机构50可配合压轮带动印制基材201实现与印制基材201的相对移动。

该实施例中贴片机构40和/或焊接机构50位于同一个导轨横梁上，节省了液态金属打印机的设备空间，避免了液态金属打印机内部存在过多的移动机构，从而简化液态金属打印机的硬件设备。

现在参照图25，图25示出了本发明实施例中的液态金属打印机的结构示意图，如该结构示意图所示，液态金属打印机100，包括：工作面(工作台)10，以及在工作面上进行相应作业的打印机构20、修补机构30、贴片机构40、焊接机构50和封装机构60，所述打印机构20、修补机构30、贴片机构40、焊接机构50和封装机构60通过一个或多个移动机构的带动下在工作面10的上方移动作业。其中，工作面10用于承载印制基材200；打印机构20用于在印制基材201上绘制液态金属图案202；修补机构30用于对印制基材201上形成的液态金属图案202中存在的缺陷进行修补；贴片机构40用于在印制基材201上形成的液态金属图案202(此时液态金属图案作为形成印制电路的印制线路)上指定位置放置贴片元件203，使贴片元件203的引脚与该位置处预留的液态金属印制线路接触连接；焊接机构50用于在贴装在印制基材20上的贴片元件的引脚处滴涂焊料，并实现引脚与液态金属印制线路的包脚，焊料采用常温下呈粘稠状的液态金属混合物；封装机构60用于对形成的印制电路的表面涂覆封装胶，实现气密封装。

工作面10包括相互接连第一工作面11和第二工作面12，接连包括直接连接和间接连接，均可供印制基材201从第一工作面11转移至第二工作面12；具体的，第一工作面11用于打印机构20、修补机构30、贴片机构40、焊接机构50的作业操作，第二工作面12用于封装机构60的作业操作。即液态金属打印机100在第一工作面11上的印制基材201上进行液态金属打印、修补、贴片、包脚作业，完成上述作业操作后，将印制基材转从第一作业面11转移到第二作业面12上，此时液态金属打印机100在第二工作面12上对印制基材进行封装作业，待封装胶固化后得到完成的液态金属印制电路或液态金属印制图案。优选地，液态金属打印机100还包括转移机构70，转移机构70用于带动印制基材从第一工作面11转移到第二工作面12。

液态金属打印机100还包括主控板，主控板用于接收用户指令并驱动液态金属打印机100中的各个机构进行相应移动和作业。

本发明实施例中的液态金属打印机不仅解决了液态金属线路/图案缺陷的自动修补，并且基于此提高了打印、修补、贴片、焊接(包脚)、封装的一体化制备的可靠性，保证了印制质量。

具体的，第一工作面11和第二工作面12连续、且呈“Z”字形弯折形成高低两个工作面，高工作面作为第一工作面11，低工作面作为第二工作面12。优选地，第二工作面12上设置有一个或多个封装槽，用于放置一个或多个印制基材，并分别进行封装作业。所述封装机构采用双组份柔性胶体或双组份硬质胶体，如AB胶。

该实施例中的液态金属打印机100中的各个作业机构可采用上述任一作业机构公开的结构，其中的驱动作业机构在水平、竖直方向的移动部件可相互共用。

继续参见图25，该实施例中公开了本发明提出的液态金属打印机的一种优选结构，包括：机架80，以及横跨在所述第一作业面11上方、沿Y轴方向移动的第一导轨横梁81和第二导轨横梁82、以及横跨在所述第二作业面12上方、沿Y轴方向移动的第三导轨横梁83；所述第一导轨横梁81、第二导轨横梁82和第三导轨横梁83架设在机架80上，机架80上的相应位置设置有Y轴方向滑轨，第一导轨横梁81、第二导轨横梁82和第三导轨横梁83通过Y轴方向滑轨沿Y轴方向移动。其中，第一导轨横梁81、第二导轨横梁82的移动范围被限制在第一作业面11的区域，第三导轨横梁83的移动范围被限制在第二作业面12的区域。

打印机构20和修补机构30针对于液态金属线路的作业，因此两个机构都设置在第一导轨横梁81上，从而带动打印机构20和修补机构30通过第一导轨横梁81沿Y轴方向移动。第一导轨横梁81上沿其延伸方向设置有X轴方向滑轨，打印机构20和修补机构30通过X轴方向滑轨与第一导轨横梁81连接，并实现沿第一导轨横梁81进行X轴方向移动，优选地，打印机构20和修补机构30在第一导轨横梁81上的初始位置为该横梁的两端，不影响任意机构在印制基材上的作业，印制基材的宽度为横梁81的两端之间的中段，当两个机构中的一个机构处于作业状态时，另一个则位于其初始位置待命。

贴片机构40和焊接机构50针对于贴片元件的作业，因此两个机构都设置在第二导轨横梁82上，从而带动贴片机构40和焊接机构50通过第二导轨横梁82沿Y轴方向移动。第二导轨横梁82上沿其延伸方向设置有与第一导轨横梁81一致的X轴方向滑轨，贴片机构40和焊接机构50在第二导轨横梁82上的装配、移动、位置、以及协同工作状态与打印机构20和修补机构30在第一导轨横梁81上的一致，在此不再赘述。

如图26，转移机构70，包括：安装在所述第一导轨横梁81和第二导轨横梁82下方的压轮，用于接触印制基材防止印制基材跑偏，以及通过摩擦力带动印制基材沿Y轴方向移动。基材移动机构70的作用一方面是在第一作业面11的区域内配合第一导轨横梁81和第二导轨横梁82调整印制基材的位置，从而实现目标机构与印制基材的指定位置相对。基于移动机构另一方面就是将印制基材从第一作业面11转移到与第一作业面11连续的第二作业面12中。

在一些实施例中，第一作业面11位于第二作业面12的正前方，相对的第一导轨横梁81、第二导轨横梁82和第三导轨横梁83自近向远的依次设置。如此设置，符合本发明中的液态金属打印机的制备工序的需求。

图像采集机构90可以采用照相、摄像等图像采集系统；优选地，所述第一作业面11为透光硬质材料；所述图像采集机构，采用位于第一作业面11下方设置有条形灯带，用于向上方提供光源；以及位于所述第一导轨横梁81和所述第二导轨横梁82的上方设置的投影图形识别系统，与所述第一作业面11在竖直方向上相对，用于通过光源照射印制基材形成的投影识别实际打印图像。如电荷耦合器件图像传感器CCD系统。具体的，条形灯带与投影图形识别系统的位置固定且竖直方向相对，通过基材移动机构带动印制基材沿Y轴方向移动，从而识别出整个印制基材的表面图像。

本发明的另一个目的在于提出一种印制电路的制备方法，应用于上述液态金属打印机100，包括：

步骤a、将空白的印制基材送入第一工作面；

步骤b、在所述印制基材上打印液态金属，形成液态金属印制线路；

步骤c、对所述印制基材上形成的所述液态金属印制线路进行质检；其中，质检合格进入步骤e，否则进入步骤d；

步骤d、针对所述液态金属印制线路中存在的线路缺陷进行相应修补；进入步骤c；

步骤e、调取电子元件贴附在所述印制基材上，与所述液态金属印制线路中的指定位置连接；

步骤f、将常温下呈粘稠状的焊料涂覆在液态金属印制线路与电子元件的连接处，包脚固定；

步骤g、将所述印制基材从第一工作面转移至第二工作面；

步骤h、在所述印制基材上滴覆封装胶，对其上的液态金属印制线路和电子元件进行封装，待封装胶流平固化后，得到印制电路。

在一些说明性实施例中，在执行完步骤e、步骤f中的一个或多个后，可再次对所述印制基材上形成的所述液态金属印制线路进行质检(如步骤c)，质检合格则方可进入下移环节，否则启动修补作业。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (7)

1.一种液态金属打印机，其特征在于，包括：连续的第一工作面和第二工作面；在所述第一工作面上方区域进行独立作业的打印机构、修补机构、贴片机构和焊接机构，以及在所述第二工作面上方区域进行作业的封装机构；以及基材移动机构和图像采集机构；

所述焊接机构，包括：

沿竖直方向移动的挤塑机构，用于向位于其正下方的基材表面上挤出单位质量的焊料；其中，所述焊料为常温下呈粘稠状的金属混合物；

沿竖直方向和水平方向移动的塑型笔，用于推动挤出在基材表面上的焊料，并使所述焊料以一定的形状包绕贴片元件的引脚与位于基材表面上的液态金属线路之间的连接点；

还包括：

水平移动机构，以及设置在所述水平移动机构上的第一升降机构和第二升降机构；

所述挤塑机构设置在所述第一升降机构上，通过所述第一升降机构带动其沿竖直方向移动；

所述塑型笔设置在所述第二升降机构上，通过所述第二升降机构带动起其竖直方向移动，通过所述水平移动机构带动其沿水平方向移动；

其中，所述挤塑机构，包括：

容纳所述焊料的管体，所述管体的底部为汇聚焊料的锥形口状结构；

竖直设置的出料管，其顶端连通所述管体的底端开口；

压力组件，位于所述管体内用于带动所述焊料向所述出料管内移动。

2.根据权利要求1所述的液态金属打印机，其特征在于，所述挤塑机构在将所述焊料挤出在所述基材表面上时，所述出料管的底端与所述基材表面之间的间距不超过5mm。

3.根据权利要求1所述的液态金属打印机，其特征在于，所述挤塑机构用于将所述焊料挤出在所述基材表面上距离所述贴片元件的引脚0.2mm的位置。

4.根据权利要求1所述的液态金属打印机，其特征在于，所述挤塑机构挤出所述焊料的单位质量为20mg。

5.根据权利要求1所述的液态金属打印机，其特征在于，所述塑型笔包括：笔杆以及位于笔杆底端的半球形的笔头；其中，所述笔头的弧面朝下；

所述笔头上缠绕有一层用于降低与所述焊料的接触面积的毛纤。

6.根据权利要求5所述的液态金属打印机，其特征在于，所述塑型笔通过其下端的笔头推动所述焊料向贴片元件与所述液态金属线路之间的连接点移动；

在水平推动的过程中，所述笔头在竖直方向上自下而上运动，使所述焊料形成贴合所述贴片元件侧面的斜坡。

7.根据权利要求1所述的液态金属打印机，其特征在于，所述焊料为液态金属与金属颗粒的粘稠状的固液混合物。