CN109246938A - 一种印制电路的打印制备方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种印制电路的打印制备方法及装置，方法包括：获取矢量图形文件；识别所述矢量图形文件中包含的第一矢量图源；判断第一矢量图源之间是否存在重叠，并将重叠的所述第一矢量图源进行融合，得到至少一个第二矢量图源；根据至少一个所述第二矢量图源生成打印轨迹；根据所述打印轨迹将熔融态的低熔点金属印制在不高于所述低熔点金属的熔点的温度环境中的印制基底上，形成印制电路。本发明通过在生成打印轨迹前，重新整合矢量图源，从而消除其中重叠的区域，确保绘制过程中避免剐蹭金属的问题。

Description

一种印制电路的打印制备方法及装置
技术领域
本发明属于电子电路增材制造技术领域，尤其涉及一种印制电路的打印制备方法及装置。
背景技术
液态金属作为增材制造技术的新型材料，由于其远低于铜、铝、银等传统制造金属材料的熔点，使得制作设备的复杂程度、能耗、安全及环保配套设施被极大的简化，为电子电路的现场快速制造提供了基础。
液态金属打印机作为液态金属增材制造技术的载体设备，用户可以采用相应的打印设备对设计的矢量图文件进行现场快速制造。目前液态金属打印机中印制效果最佳的是液态金属直写式打印机，类似于书写笔的方式在印制基底上绘制液态金属电路。
目前，液态金属泛指熔点在300℃以下的低熔点金属，从最终打印效果来看，又具体分为常温固态的低熔点金属(是指熔点在常温以上的低熔点金属)和常温液态的低熔点金属；其中，通过常温固态的低熔点金属制备的印制电路与传统电路的效果相似，印制后线路结构稳定。通过常温液态的低熔点金属制备的印制电路在印制后仍然需要进行进一步的封装处理，该印制电路的柔性最佳。
然而，在软件中进行电路制图时，由于用户的设计习惯以及部分矢量图文件的矢量支持限制，设计的矢量图不可避免地会有重叠，这种重叠不仅会增加打印过程中额外的耗材和耗时，针对常温固态的低熔点金属打印而言，还会对在先印制固化的低熔点金属产生剐蹭、划痕等问题，严重影响印制电路整体的质量。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种印制电路的打印制备方法,以解决现有技术中矢量图源重叠导致的对已成型的固态金属层产生剐蹭破坏问题。
在一些说明性实施例中，所述印制电路的打印制备方法，包括：获取矢量图形文件；识别所述矢量图形文件中包含的第一矢量图源；判断第一矢量图源之间是否存在重叠，并将重叠的所述第一矢量图源进行融合，得到至少一个第二矢量图源；根据至少一个所述第二矢量图源生成打印轨迹；根据所述打印轨迹将熔融态的低熔点金属印制在不高于所述低熔点金属的熔点的温度环境中的印制基底上，形成印制电路。
在一些可选地实施例中，所述低熔点金属的熔点不高于300℃。
在一些可选地实施例中，所述低熔点金属的熔点不高于100℃。
在一些可选地实施例中，所述低熔点金属的熔点不低于50℃。
在一些可选地实施例中，所述温度环境的温度至少低于所述低熔点金属的熔点5℃。
在一些可选地实施例中，所述温度环境的温度在25℃-35℃之间。
在一些可选地实施例中，所述低熔点金属采用58℃熔点的铋铟锡合金。
在一些可选地实施例中，所述低熔点金属采用75℃熔点的铋铟锡合金。
在一些可选地实施例中，所述打印制备方法应用于液态金属直写式打印机。
本发明的另一个目的在于提出一种印制电路的打印制备装置，以解决现有技术中存在的技术问题。
在一些说明性实施例中，所述印制电路的打印制备装置，包括：缓存模块，用于获取矢量图形文件；解析模块，用于识别所述矢量图形文件中包含的第一矢量图源；融合模块，用于判断所述第一矢量图源之间是否存在重叠，并将重叠的所述第一矢量图源进行融合，得到至少一个第二矢量图源；轨迹生成模块，用于根据至少一个所述第二矢量图源生成打印轨迹；打印模块，用于根据所述打印轨迹将熔融态的低熔点金属印制在不高于所述低熔点金属的熔点的温度环境中的印制基底上，形成印制电路。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
本发明通过在生成打印轨迹前，重新整合矢量图源，从而消除其中重叠的区域，确保绘制过程中避免剐蹭金属的问题。
附图说明
图1是现有技术中电路设计软件中由于中心连线导致的重叠示意图；
图2是现有技术中传统矢量图形文件中由基础矢量图源搭叠而成导致的重叠示意图；
图3是本发明实施例中打印制备方法的流程图；
图4是本发明实施例中的打印制备装置的结构框图。
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。
目前，绘图厂商发布的电路图设计软件有很多款，如传统的Altium Designer(Protel99)、Pads、Cadence Orcad，以及微软的Visio都可以满足电路图的制图设计，可导出具有矢量图形属性的文件。该文件可直接应用于传统PCB板的蚀刻工艺进行制作，又或者是传统的打印技术中进行打印制备。
矢量图形文件中往往包含了若干个线路、焊盘等矢量图源，设计时由于软件的自动布线和/或用户的习惯，矢量图源之间基本上都会存在重叠，如图1；另一方面，不同类型的矢量图形文件定义了不同的基本矢量图源，每一个基本矢量图源都是独立完整的，对于未定义或复杂的矢量图源而言，会通过若干基本矢量图源进行搭叠形成，这也会造成重叠现象，如Gerber文件不支持圆角矩形矢量图，Altium Designer软件会用4个圆和2个垂直的矩形表示该矢量图，Ultiboard会用4条外围导线和中心矩形表示。如图2。
对于蚀刻工艺制备传统PCB板，由于其属于剪裁制造，是通过识别电路图中的空白处，然后对镀铜进行指定位置的蚀刻、光刻，形成印制PCB板，上述重叠不会对形成的铜板电路造成影响。
而针对属于增材制造的液态金属直写式打印机而言，重叠区域会造成打印机的二次或更多次的打印，从而造成重叠部位的二次打印会对在先形成的金属层产生剐蹭问题。
现在参照图3，图3示出了本发明实施例中的印制电路的打印制备方法的流程图，如该流程图所示，本发明公开了一种印制电路的打印制备方法，包括：
步骤S11.获取矢量图形文件；
步骤S12.识别所述矢量图形文件中包含的第一矢量图源；
步骤S13.判断所述第一矢量图源之间是否存在重叠，并将重叠的所述第一矢量图源进行融合，得到至少一个第二矢量图源；
步骤S14.根据至少一个所述第二矢量图源生成打印轨迹；
步骤S15.根据所述打印轨迹将熔融态的低熔点金属印制在不高于所述低熔点金属的熔点的温度环境中的印制基底上，形成印制电路。
该实施例中的矢量图源属性包括：其图形、具体坐标、以及具体长度属性，其中，第一矢量图源是指解析矢量图形文件获得的原始矢量图源，第二矢量图源是指第一矢量图源经过融合后得到的矢量图源，该矢量图源中可包括融合矢量图源，以及原本无重叠的第一矢量图源。
本发明通过在生成打印轨迹前，重新整合矢量图源，从而消除其中重叠的区域，确保绘制过程中避免剐蹭金属的问题。
在一些实施例中，步骤S13中判定图源之间的重叠，可利用坐标信息进行分析，从而判定得出2个及2个以上的矢量图源之间是否存在重叠关系，步骤S13中将矢量图源进行融合的方式，可通过沿边识别、数字快照、或计算覆盖图形的方式，重新规划新的矢量图源。
在一些实施例中，步骤S14中生成打印轨迹的方式可采用现有技术中的轨迹生成算法，如缩边填充、单项填充等。
本发明实施例中的低熔点金属可采用熔点不高于300℃的低熔点金属单质或合金，其中，低熔点金属的熔点温度可选择12±2℃、17±2℃、29±2℃、65±2℃、80±℃、98±2℃、120±2℃、180±2℃、220±2℃、232±2℃、260±2℃、288±2℃、298±2℃。例如汞、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。其中，上述合金的熔点可根据其合金相图中的比例进行相应熔点的配比选择。例如镓铟合金，根据其合金相图，随着镓的含量从100％-0％不断减少、铟的含量从0％-100％不断升高的过程中，合金熔点从29℃开始逐渐下降，直至达到镓铟合金的低共熔点，此时镓铟合金的熔点最低(15℃左右)，镓铟合金的比例79.6的镓，21.4的铟，此后，镓铟合金的熔点逐步向铟的熔点靠近，最终可达到158℃左右。
进一步的，为了降低液态金属打印机的设备要求和能耗，低熔点金属可选用熔点不高于200℃，乃至是不高于100℃的低熔点金属单质或合金。其中，低熔点金属的熔点温度可选择12±2℃、17±2℃、25±2℃、29±2℃、45±2℃、50±2℃、65±2℃、72±2℃、80±℃、98±2℃。符合该熔点的金属单质或合金可根据其相图进行选择。
进一步的，低熔点金属的熔点不低于50℃或不低于常温(室温)下，可减免后续的对低熔点金属的封胶程序，该熔点下的低熔点金属在常温下即可稳定存在。
在一些实施例中，所述温度环境的温度至少低于所述低熔点金属的熔点5℃。保证低熔点金属在印制基底上可以从熔融态迅速凝固成固态。优选地，所述温度环境的温度在25℃-35℃之间。
本发明实施例公开了一种具体的低熔点金属，低熔点金属可采用58℃熔点的铋铟锡合金，又或者是采用75℃熔点的铋铟锡合金。
本发明实施例中的打印制备方法主要应用于液态金属直写式打印机，通过在印制基底上描绘填充的方式形成印制电路。
本发明的另一个目的在于提出一种印制电路的打印制备装置，以解决现有技术中存在的技术问题。
如图4，本发明还公开了一种印制电路的打印制备装置100，包括：获取矢量图形文件的缓存模块101；识别所述矢量图形文件中包含的第一矢量图源的解析模块102；判断所述第一矢量图源之间是否存在重叠，并将重叠的所述第一矢量图源进行融合，得到至少一个第二矢量图源的融合模块103；根据至少一个所述第二矢量图源生成打印轨迹的轨迹生成模块104；根据所述打印轨迹将熔融态的低熔点金属印制在不高于所述低熔点金属的熔点的温度环境中的印制基底上，形成印制电路的打印模块05。
该实施例中的打印制备装置100适用于上述方法中对于低熔点金属材料、熔点、以及环境温度的限定。
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 (10)

1.一种印制电路的打印制备方法，其特征在于，包括：
获取矢量图形文件；
识别所述矢量图形文件中包含的第一矢量图源；
判断第一矢量图源之间是否存在重叠，并将重叠的所述第一矢量图源进行融合，得到至少一个第二矢量图源；
根据至少一个所述第二矢量图源生成打印轨迹；
根据所述打印轨迹将熔融态的低熔点金属印制在不高于所述低熔点金属的熔点的温度环境中的印制基底上，形成印制电路。
2.根据权利要求1所述的打印制备方法，其特征在于，所述低熔点金属的熔点不高于300℃。
3.根据权利要求1所述的打印制备方法，其特征在于，所述低熔点金属的熔点不高于100℃。
4.根据权利要求1所述的打印制备方法，其特征在于，所述低熔点金属的熔点不低于50℃。
5.根据权利要求1所述的打印制备方法，其特征在于，所述温度环境的温度至少低于所述低熔点金属的熔点5℃。
6.根据权利要求1所述的打印制备方法，其特征在于，所述温度环境的温度在25℃-35℃之间。
7.根据权利要求1所述的打印制备方法，其特征在于，所述低熔点金属采用58℃熔点的铋铟锡合金。
8.根据权利要求1所述的打印制备方法，其特征在于，所述低熔点金属采用75℃熔点的铋铟锡合金。
9.根据权利要求1所述的打印制备方法，其特征在于，所述打印制备方法应用于液态金属直写式打印机。
10.一种印制电路的打印制备装置，其特征在于，包括：
缓存模块，用于获取矢量图形文件；
解析模块，用于识别所述矢量图形文件中包含的第一矢量图源；
融合模块，用于判断所述第一矢量图源之间是否存在重叠，并将重叠的所述第一矢量图源进行融合，得到至少一个第二矢量图源；
轨迹生成模块，用于根据至少一个所述第二矢量图源生成打印轨迹；
打印模块，用于根据所述打印轨迹将熔融态的低熔点金属印制在不高于所述低熔点金属的熔点的温度环境中的印制基底上，形成印制电路。
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