CN111016431A - 一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，包括打印机喷头及位于喷头外周成对设置的侧向出风管组，喷头下方具有被加热的基板，所述侧向出风管组成对相向朝向喷头出墨路径，出风挤压墨滴实现低线宽导线打印，并阻断基板的热场，实现同步喷墨和热烧结。本发明适用于高表面张力电子墨水的高精度快速连续喷墨打印制备电子电路。

Description

一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法
技术领域
本发明涉及电路印刷和增材制造领域，具体涉及一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法。
背景技术
喷墨打印近年来新兴的一种电子器件制备方法，具有非接触、流程短、设备简单、无材料浪费和节能环保的优势，在柔性、非标和复杂平面的电路打印中具有巨大优势。当下常用的材料喷墨打印墨水通常具有常温液态不堵塞喷头，高温热处理可以形成固态功能薄膜图案的特质。因此，为避免加热固化堵塞喷头，通常墨水需要首先用打印机打印，再另放到加热板上进行加热固化才算制作完成，耗时较长。有文献报道将冷却水管缠绕在喷头上进行热隔绝，可以实现喷墨与热处理同步进行。但这种方式对于多喷口喷墨打印机来说，不但会让整个喷头体积过大，而且其结构将会相当复杂，不利于生产。此外，打印图案受墨水流体性质影响较大，表面张力小的墨水容易铺张形成较粗的线条，表面张力大的墨水又容易收缩，难以成线。
发明内容
本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的微电子打印机采用有机银导电墨水需要在基板上打印电路后进行加热才能完成，耗时较长。
本发明的具体实施方案是：一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，包括打印机喷头及位于喷头外周成对设置的侧向出风管组，喷头下方具有被加热的基板，所述侧向出风管组成对相向朝向喷头出风挤压墨滴实现导线打印，位于喷头下方阻断基板的热场，实现同步喷墨和热烧结。
进一步的，所述的喷头包括但不限于热泡式喷头、压电式喷头、气凝胶式喷头、挤出式喷头和电流体喷头。
进一步的，所述的侧向出风管组包括四组冷却出风管组，所述的四组冷却出风管组设置于喷头下方，并以喷头为中线，沿X轴对称排列形成第一冷却出风管组和第二冷却出风管组，出风方向垂直于墨滴喷射方向，并指向喷头中轴线；沿Y轴对称排列形成第三冷却出风管组和第四冷却出风管组，出风方向垂直于墨滴喷射方向，并指向喷头中轴线。
进一步的，所述的冷却出风管组出风温度为-20～50 oC。
进一步的，所述的加热基板的方式采用但不限于采用电阻加热、电感加热、红外加热、电磁加热、微波加热等加热方式。
进一步的，所用打印机的喷头由多轴运动机构驱动实现移动，所述的多轴运动机构包括但不限于二轴、三轴、四轴、五轴和六轴运动机构。
进一步的，所述的出风风压在0.01～2 MPa。
进一步的，所述的各个冷却出风管组内置由泵体提供风力输出，所述泵体具有控制器能根据打印导线控制四组出风管出风风压，形成垂直于预设导线方向的相向等强气流。
进一步的，所述的相向等强气流将使墨滴沿平行于预设导线方向拉长，最终落在基板上形成细长墨线。
相比于现有技术，本发明具备以下优点，本发明设计简单，利用对向出风冷却方式，通过正反双向风压实现对墨滴的挤压来提高打印精度，实现了打印和热处理同步进行，提高效率。除了利用外置对向冷却气流将喷墨阻隔与基板热场之外，还可以通过控制对向气流压力大小，形成垂直于预设打印线路方向的对向气流，还可以使大张力墨水变成形成平行于预设线路方向的细长墨线落于基板上，并快速固化。由于本发明具有快速固化的特征，因此还适合于在非水平基板上的打印，特别适用于非曲面布线电路板和嵌线电子元件等高端电子应用领域。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1，如图1所示，一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，包括打印机喷头10及位于喷头外周成对设置的侧向出风管组，喷头下方具有被加热的基板，所述侧向出风管组成对相向朝向喷头出风挤压墨滴实现导线打印，位于喷头下方阻断基板的热场，实现同步喷墨和热烧结。
本实施例中，所述的喷头为热泡式喷头。
本实施例中，所述的侧向出风管组包括四组冷却出风管组，所述的四组冷却出风管组设置于喷头下方，并以喷头为中线，沿X轴对称排列形成第一冷却出风管组210和第二冷却出风管组220，出风方向垂直于墨滴喷射方向，并指向喷头中轴线；沿Y轴对称排列形成第三冷却出风管组230和第四冷却出风管组240，同样地，出风方向垂直于墨滴喷射方向，并指向喷头中轴线。
本实施例中，所述的冷却出风管组出风温度为-20 oC。
本实施例中，所述的加热基板的方式采用电阻加热。
本实施例中，所用打印机的喷头由多轴运动机构驱动实现移动，所述的多轴运动机构为二轴运动机构。
本实施例中，所述的出风风压为0.01 MPa。
工作时，当喷头沿X轴上移动时，第一冷却出风管组及第二冷却出风管组开启相向吹风且对喷出墨滴产生的风压相同，第三冷却出风管组及第四冷却出风管组关闭；
当喷头沿Y轴上移动时，第三冷却出风管组及第四冷却出风管组开启相向吹风且对喷出墨滴产生的风压相同，第一冷却出风管组及第二冷却出风管组关闭。
本实施例中，所述的各个冷却出风管组内置由泵体提供风力输出，所述泵体具有控制器能根据打印导线控制四组出风管出风风压，形成垂直于预设导线方向的相向等强气流，使墨滴沿平行于预设导线方向拉长，最终落在基板上形成细长墨线。
当需要调节喷出墨滴下落角度时，调节第一冷却出风管组、第二冷却出风管组、第三冷却出风管组及第四冷却出风管组的风力从而利用风压实现喷墨角度的调节。
实施例2，相比于实施例1，本实施例的区别在于，所述喷头为压电式喷头、所述的加热基板的方式采用电感加热，各个冷却出风管组出风温度为50℃，出风风压为2 MPa，所述多轴运动机构为三轴。
实施例3，相比于实施例1，本实施例的区别在于，所述喷头气凝胶式喷头、所述的加热基板的方式采用红外加热，各个冷却出风管组出风温度为20℃，出风风压为1.2 MPa，所述多轴运动机构为四轴。
实施例4，相比于实施例1，本实施例的区别在于，所述喷头气凝胶式喷头、所述的加热基板的方式采用电磁加热，各个冷却出风管组出风温度为10℃，出风风压为1.8 MPa、所述多轴运动机构为五轴。
此外，实际设计中所述的所述的喷头还可以是挤出式喷头和电流体喷头、加热基板也可以是微波加热等其他方式，多轴运动机构的驱动方式可以采用电动、气动等方式。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，其特征在于，包括打印机喷头及位于喷头外周成对设置的侧向出风管组，喷头下方具有被加热的基板，所述侧向出风管组成对相向朝向喷头出风挤压墨滴实现导线打印，位于喷头下方阻断基板的热场，实现同步喷墨和热烧结。
2.根据权利要求1所述的一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，其特征在于，所述的喷头包括但不限于热泡式喷头、压电式喷头、气凝胶式喷头、挤出式喷头和电流体喷头。
3.根据权利要求2所述的一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，其特征在于，所述的侧向出风管组包括四组冷却出风管组，所述的四组冷却出风管组设置于喷头下方，并以喷头为中线，沿X轴对称排列形成第一冷却出风管组和第二冷却出风管组，出风方向垂直于墨滴喷射方向，并指向喷头中轴线；沿Y轴对称排列形成第三冷却出风管组和第四冷却出风管组，出风方向垂直于墨滴喷射方向，并指向喷头中轴线。
4.根据权利要求3所述的一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，其特征在于，所述的冷却出风管组出风温度为-20～50 oC。
5.根据权利要求2所述的一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，其特征在于，所述的加热基板的方式采用但不限于采用电阻加热、电感加热、红外加热、电磁加热、微波加热等加热方式。
6.根据权利要求1所述的一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，其特征在于,所用打印机的喷头由多轴运动机构驱动实现移动，所述的多轴运动机构包括但不限于二轴、三轴、四轴、五轴和六轴运动机构。
7.根据权利要求3所述的一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，其特征在于，所述的出风风压在0.01～2 MPa。
8.根据权利要求3或4所述的一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，其特征在于，所述的各个冷却出风管组由内置泵体提供风力输出，所述泵体具有控制器能根据打印导线控制四组出风管出风风压，形成垂直于预设导线方向的相向等强气流。
9.根据权利要求3或4所述的一种利用气流实现高精度导线快速喷印的方法，其特征在于，相向等强气流将使墨滴沿平行于预设导线方向拉长，最终落在基板上形成细长墨线。
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