CN112238682A - 一种电路板喷墨打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路板喷墨打印设备，包括打印区域集成系统、盘式旋转系统、旋转精度反馈调控系统及后处理区域集成系统，所述盘式旋转系统主要由底座、盘式旋转装置、角度控制装置及工作平台组成，所述工作平台可划分为两个以上的工作区，任一工作区可通过旋转切换至对应的打印区域集成系统或后处理区域集成系统下方，以执行打印或后处理操作。本发明从工作台面的移动方式方面颠覆了传统的前后移动的工作台面，通过采用旋转移动工作台面的方式，快速转换打印区域和后处理区域，可在打印的过程中同步进行后处理。旋转精度反馈调控系统可实现工作平台旋转角度准确性的判定、反馈及纠偏调控，以达到多次/层打印过程中精准定位的目标。

Description

一种电路板喷墨打印设备

技术领域

本发明涉及喷墨打印设备，具体涉及到一种电路板喷墨打印设备，属于电路板喷墨打印设备技术领域。

背景技术

印制电路板（PCB板）是当代各类的电子设备中不可缺少的配件之一，凡是电子设备均会用到印制电路板。在传统的印制电路板工业中，采用光刻技术和丝网印刷相结合的方式制造。然而，这一方法涉及蚀刻、电镀等，存在耗时、昂贵、污染环境、可选基材有限等问题。最近几年，新兴的印刷电子作为一种灵活多样、快速便捷、环保节能的制造技术，已成为当今材料界、电子界、制造界共同关注的技术热点。

但是，目前电路板喷墨打印技术及电路板喷墨打印设备存在以下四个主要问题亟待解决：（1）电路板喷墨打印制造需要使用多种不同材料的墨水，根据墨水的性质，主要分三种：水性墨水、溶剂型墨水、UV墨水。其中，水性墨水和溶剂型墨水印刷后还需要一道烘干的工序，印刷品才能干燥。现在市面上的喷墨打印设备普遍采用先打印后处理的方式，效率比较低，使得喷墨打印这种方式的整体速度比较慢，无法使印刷品在短时间内干燥完成。干燥时间过长不仅影响生产效率而且会导致印刷品品质不佳，这对于规模化生产且品质要求高的印刷行业，其影响是致命性的。针对水性墨水和溶剂型墨水，市面上没有哪款设备能提供一个边打印边固化的方式。（2）同时，UV墨水存在一次固化不彻底，还需要热固化或二次UV固化的问题。（3）再者，打印过程中为保证印刷品的印刷性能和质量，就需要多次打印，多次打印的过程中需要先将打印的前一层墨水表干，如果将样品取下烘干后再进行二次打印，会存在对位不准的问题。（4）打印多层结构的器件时，由于会使用到多种不同材料的墨水，而不同种类的墨水烘干方式也不一样，打印的前一层墨水干燥后才能再打印下一层墨水，如果将样品取下烘干后再进行二次打印，会存在对位不准的问题。

总的来说，目前喷墨打印电路板存在上述问题，急需开发一种适合电路板打印的设备。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了电路板喷墨打印设备，解决了对于水性墨水和溶剂型墨水印刷品的干燥处理环节上的难题、UV墨水需要进一步热固化或二次固化问题、多次及多层打印过程中的表干及对位问题。

本发明的电路板喷墨打印设备从工作台面的移动方式方面颠覆了传统的前后移动的工作台面，采用旋转移动工作台面的方式切换工作区，实现打印区域跟后处理区域之间快速转化，在打印的同时能够进行后处理，并配备了旋转精度反馈调控系统，可实现工作平台旋转角度准确性的判定、反馈及纠偏调控，以达到多次/层打印过程中精准定位的目标。

一种电路板喷墨打印设备，包括打印区域集成系统、盘式旋转系统、旋转精度反馈调控系统及后处理区域集成系统。

所述盘式旋转系统主要由底座、盘式旋转装置、角度控制装置、及工作平台组成。

所述打印区域集成系统和后处理区域集成系统位于工作平台上方，所述底座、盘式旋转装置和角度控制装置，以及旋转精度反馈调控系统位于工作平台下方。

所述工作平台可划分为两个以上的工作区，所述工作区的数量小于等于10个、为整数，且能够被360整除。

所述工作区中的任意一个可通过盘式旋转装置和角度控制装置水平旋转指定的角度,旋转至对应的打印区域集成系统或后处理区域集成系统下方，以执行打印或后处理操作，并可实现对打印幅面的调控。

所述旋转精度反馈调控系统可实现工作平台旋转角度准确性的判定、反馈及纠偏调控，以达到多次/层打印过程中精准定位的目标。

所述后处理区域集成系统主要由后处理固化设备及辅助设备组成,所述后处理固化设备包括但不限于红外烧结设备、光子烧结设备、UV固化设备中的一种或几种。

所述旋转精度反馈调控系统包括定位装置和纠偏调控装置，定位装置由定位信号发生器和定位信号接收器组成，纠偏调控装置由纠偏信号发生器和纠偏调控装置组成。

所述后处理固化设备的固化功率和覆盖的工作区可根据需要调节。后处理固化设备的固化的时间可根据工作区的个数、后处理固化设备的覆盖范围来调控。

所述工作平台为吸附加热平台。

所述工作平台为圆盘型、方型或多边型，且多边型的边数可被360整除。

所述工作区中的任意一个可重复进行打印和后处理，以实现多次打印。

打印过程中为保证印刷电路板的印刷性能和质量，就需要多次打印。多次打印的过程中需要先将打印的前一层墨水表干，如果将样品取下烘干后再进行二次打印，会存在对位不准的问题。

同样的，打印多层结构的电路板时，由于会使用到多种不同材料的墨水，而不同种类的墨水烘干方式也不一样，打印的前一层墨水干燥后才能再打印下一层墨水，如果将样品取下烘干后再进行二次打印，会存在对位不准的问题。

本发明的任意一个工作区可以重复旋转至打印区域集成系统、后处理区域集成系统下方执行打印和后处理程序，这样就可以根据需要实现同一墨水的多次打印和不同材料的多层结构的打印，解决了前一层墨水需要表干或后处理才能继续打印的问题，且打印与后处理工序可以同时进行，节省了两道工艺衔接时的等待时间，这些问题都是电路板打印过程中尤其重要的问题。

此外，由于打印与后处理是在同一个机器上通过旋转切换工作区实现的，中间不需要取下基底材料，因此多次打印时不存在打印错位的问题。所述工作区中的任意一个可重复进行打印和后处理，以实现多次打印和多层打印，适合多层电路板的打印。

所述打印区域集成系统主要由喷头系统、X轴系统、Y轴系统、Z轴系统组成。

所述喷头系统采用的喷头为单/多通道喷头。

所述多通道喷头，各个通道相互独立控制，可以填充不同的墨水，以实现多层图案打印的功能。

所述多通道喷头，各个通道相互独立控制，也可以填充相同的墨水，以提高打印的效率。

打印区域集成系统采用直角坐标系模式，基于相互垂直的两个运动方向，完成图案的打印。

X轴系统包括但不限于同步皮带传动装置、高精度直线滑轨和步进电机，可实现直线往复运动。

Y轴系统包括但不限于直线电机和高精度直线滑轨，可实现直线往复运动。

Z轴系统包括但不限于丝杠、高精度直线滑轨和步进电机，可实现直线往复运动。

盘式旋转装置包括但不限于高精度齿轮、高精度回转支撑部件和步进电机，可实现旋转运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的电路板喷墨打印设备采用旋转平台的方式进行打印工作，实现打印区域跟后处理区域之间快速切换，对于水性墨水和溶剂型墨水印刷品，在打印的同时能够进行后处理，提高了喷墨打印设备的效率。同时，也解决了UV墨水需要进一步热固化或二次固化的问题。

本发明的电路板喷墨打印设备的任意一个工作区可以重复旋转至打印区域集成系统、后处理区域集成系统下方执行打印和后处理程序，这样就可以根据需要实现同一墨水的多次打印和不同材料的多层结构的打印，解决了前一层墨水需要表干或后处理才能继续打印的问题，且打印与后处理工序可以同时进行，节省了两道工艺衔接时的等待时间。

此外，由于打印与后处理是在同一个机器上通过旋转工作区实现的，中间不需要取下基底材料，因此多次打印和打印多层结构时不存在打印错位的问题，适合多层电路板的打印。

本发明的电路板喷墨打印设备不仅仅限制于不同类型电路板的制备及其应用，也可以用于涵盖使用电路板的其他电子领域产品的制备及其应用，如电子元器件、组装类电子产品等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明提供的电路板喷墨打印设备的结构示意图；

图2为本发明提供的电路板喷墨打印设备的剖面示意图；

附图标记：10—打印区域集成系统；20—盘式旋转系统；30—旋转精度反馈调控系统；40—后处理区域集成系统；11—喷头系统；12—X轴系统；13—Y轴系统；14—Z轴系统；21—底座；22—盘式旋转装置；23—角度控制装置；24—工作平台；31—定位装置；32—纠偏调控装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“工作区1”、“工作区2”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1和图2，本发明的电路板喷墨打印设备包括打印区域集成系统10、盘式旋转系统20、旋转精度反馈调控系统30及后处理区域集成系统40，其中，所述盘式旋转系统20主要由底座21、盘式旋转装置22、角度控制装置23、及工作平台24组成。

所述打印区域集成系统10和后处理区域集成系统40位于工作平台24上方，所述底座21、盘式旋转装置22和角度控制装置23，以及旋转精度反馈调控系统30位于工作平台24下方。

所述工作平台24可划分为两个以上的工作区，所述工作区的数量小于等于10个、为整数，且能够被360整除。

所述工作区中的任意一个可通过盘式旋转装置22和角度控制装置23水平旋转指定的角度,旋转至对应的打印区域集成系统10或后处理区域集成系统40下方，以执行打印或后处理操作，并可实现对打印幅面的调控。

所述旋转精度反馈调控系统30可实现工作平台24旋转角度准确性的判定、反馈及纠偏调控，以达到多次/层打印过程中精准定位的目标；

所述后处理区域集成系统40主要由后处理固化设备及辅助设备组成,所述后处理固化设备包括但不限于红外烧结设备、光子烧结设备、UV固化设备中的一种或几种。

所述旋转精度反馈调控系统30包括定位装置31和纠偏调控装置32，定位装置31由定位信号发生器和定位信号接收器组成，纠偏调控装置32由纠偏信号发生器和纠偏调控装置组成。

所述后处理固化设备的固化功率和覆盖的工作区可根据需要调节。

所述后处理固化的时间可根据工作区的个数、后处理固化设备的覆盖范围来调控。

所述工作平台24为吸附加热平台。

所述工作平台24为圆盘型、方型或多边型。如图1所示，盘式旋转系统的工作台面是圆盘式的工作平台，本专利包含但不局限于圆盘式的工作平台，可以是方型的也可以是多边型的等等，多边型的边数可被360整除，只要结构形式是旋转式的皆在本专利的保护范围之内。该盘式旋转系统连接两大区域的桥梁，完成打印后旋转到后处理区域，在进行后处理的过程中打印区域还可以进行打印工作，此方式可节省大量的时间，大大的提高的电路板喷墨打印的效率。

所述工作区中的任意一个可重复进行打印和后处理，以实现多次打印。

打印过程中为保证印刷品的印刷性能和质量，就需要多次打印。多次打印的过程中需要先将打印的前一层墨水表干，如果将样品取下烘干后再进行二次打印，会存在对位不准的问题。

同样的，打印多层结构的器件时，由于会使用到多种不同材料的墨水，而不同种类的墨水烘干方式也不一样，打印的前一层墨水干燥后才能再打印下一层墨水，如果将样品取下烘干后再进行二次打印，会存在对位不准的问题。

本发明的任意一个工作区可以重复旋转至打印区域集成系统10、后处理区域集成系统40执行打印和后处理程序，这样就可以根据需要实现同一墨水的多次打印和不同材料的多层结构的打印。

此外，由于打印与后处理是在同一个机器上通过旋转工作区实现的，中间不需要取下基底材料，因此多次打印时不存在打印错位的问题。所述工作区中的任意一个可重复进行打印和后处理，以实现多次打印和多层打印。

所述打印区域集成系统10主要由喷头系统11、X轴系统12、Y轴系统13、Z轴系统14组成。

所述喷头系统11采用的喷头为单/多通道喷头。

所述多通道喷头，各个通道相互独立控制，可以填充不同的墨水，以实现多层图案打印的功能。

所述多通道喷头，各个通道相互独立控制，也可以填充相同的墨水，以提高打印的效率。

打印区域集成系统采用直角坐标系模式，基于相互垂直的两个运动方向，完成图案的打印。

X轴系统12包括但不限于同步皮带传动装置、高精度直线滑轨和步进电机，可实现直线往复运动。

Y轴系统13包括但不限于直线电机和高精度直线滑轨，可实现直线往复运动。

Z轴系统14包括但不限于丝杠、高精度直线滑轨和步进电机，可实现直线往复运动。

盘式旋转装置22包括但不限于高精度齿轮、高精度回转支撑部件和步进电机，可实现旋转运动。

为了提高整台设备的打印的效率，在打印区域集成系统区域10内完成整个打印过程，在后处理区域集成系统40中配置各种后处理设备，在该区域中完成各种材料的后处理需求。

实施例1：

本发明的电路板喷墨打印设备配备圆盘式工作平台24，该工作平台24对称的划分为两个工作区，分别为工作区1和工作区2。打印开始前，工作区1位于打印区域集成系统10下方，工作区2位于后处理区域集成系统40下方。打印完成后，使用角度控制装置23设定工作平台24旋转180°，盘式旋转装置22将工作区1和工作区2的位置互换，使得工作区1位于后处理区域集成系统40下方进行后处理程序，工作区2位于打印区域集成系统10下方进行打印。这样，工作区2执行打印程序的同时，工作区1同时进行烘干程序，节约了时间，提升了电路板喷墨打印的效率。

本实施例中，墨水为纳米银导电墨水，后处理固化设备为红外灯。喷头系统采用的喷头为多通道喷头，只使用一个通道，或使用多个通道但填充相同的墨水。

实施例2：

实施例1中，重复使用角度控制装置23设定工作平台24旋转180°，盘式旋转装置22将工作区1和工作区2的位置互换，并通过旋转精度反馈调控系统30对工作平台24的旋转角度进行监测及纠偏调控，以保证打印过程中的精准定位，使得两个工作区轮流执行打印、烘干程序，以实现多次打印。

实施例3：

将实施例1中的工作平台24等分为四个工作区，分别为工作区1、工作区2、工作区3和工作区4。打印区域集成系统10覆盖工作区1，后处理区域集成系统40的后处理固化设备覆盖工作区2、工作区3和工作区4。打印完成后，使用角度控制装置23设定工作平台24旋转90°，盘式旋转装置22将工作区1、工作区2、工作区3和工作区4的逆时针转动，使得四个工作区轮流执行打印、烘干程序。

实施例4：

喷头系统11采用的喷头为多通道喷头，使用两个通道，分别填充纳米铜导电墨水和纳米银导电墨水。

本发明的电路板喷墨打印设备配备圆盘式工作平台，该工作平台24对称的划分为三个工作区，分别为工作区1、工作区2和工作区3；同时，后处理区域集成系统40配置红外烧结和光子烧结装置。第一步，工作区1打印纳米铜导电墨水形成第一层图案，工作区2和工作区3不进行任何后处理程序。第二步，使用角度控制装置23设定工作平台24旋转120°，使得工作区1位于后处理区域集成系统40下方的红外烧结区域进行后处理程序，工作区3准确旋转到打印区域集成系统10下方打印纳米铜导电墨水形成第一层图案，工作区2不进行后处理程序。第三步，继续使用角度控制装置23设定工作平台24旋转120°，使得工作区3位于后处理区域集成系统40下方的红外烧结区域进行后处理程序，工作区2准确旋转到打印区域集成系统10下方打印纳米铜导电墨水形成第一层图案，工作区1不进行光子烧结后处理程序。第四步，继续使用角度控制装置23设定工作平台24旋转120°，使得工作区1第二次移动到打印区域，打印纳米镍墨水形成第二层图案，工作区2位于后处理区域集成系统40下方的红外烧结区域进行后处理程序，工作区3不进行光子烧结后处理程序。第五步，继续使用角度控制装置23设定工作平台24旋转120°，使得工作区3第二次移动到打印区域，打印纳米镍墨水形成第二层图案，工作区1不进行红外烧结后处理程序，工作区2不进行光子烧结后处理程序。第六步，继续使用角度控制装置23设定工作平台24旋转120°，使得工作区2第二次移动到打印区域，打印纳米镍墨水形成第二层图案，工作区1位于后处理区域集成系统40下方的光子烧结区域进行后处理程序，工作区3不进行红外烧结后处理程序。第七步，继续使用角度控制装置23设定工作平台24旋转120°，使得工作区1第三次移动到打印区域。此时，工作区1已完成铜-镍双层电路板的打印工作，不再进行任何打印操作。工作区3位于后处理区域集成系统40下方的光子烧结区域进行后处理程序，工作区2不进行红外烧结后处理程序。第八步，继续使用角度控制装置23设定工作平台24旋转120°，使得工作区3第三次移动到打印区域。此时，工作区3已完成铜-镍双层电路板的打印工作，不再进行任何打印操作。工作区2位于后处理区域集成系统40下方的光子烧结区域进行后处理程序，工作区1不再进行任何后处理程序。第八步执行完成后，工作区2也完成铜-镍双层电路板的打印工作，制备获得双层电路板。

在互换工作区时通过旋转精度反馈调控系统30对工作平台24的旋转角度进行监测及纠偏调控，以保证打印过程中的精准定位。

实施例5：

实施例4中的纳米铜导电墨水替换为纳米银导电墨水，纳米镍导电墨水替换为UV绝缘墨水，光子烧结设备替换为UV灯，可以实现电路板的一体化打印制备。

实施例6：

实施例1的工作平台24可替换为方型或多边型，并可根据需要划分为多个工作区，根据工作区的个数使用角度控制装置23调整工作平台24旋转的角度，可以控制指定的工作区执行打印或后处理程序。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电路板喷墨打印设备，其特征在于，包括打印区域集成系统、盘式旋转系统、旋转精度反馈调控系统及后处理区域集成系统：

所述盘式旋转系统主要由底座、盘式旋转装置、角度控制装置、及工作平台组成；

所述打印区域集成系统和后处理区域集成系统位于工作平台上方，所述底座、盘式旋转装置和角度控制装置，以及旋转精度反馈调控系统位于工作平台下方；

所述工作平台可划分为两个以上的工作区，所述工作区的数量小于等于10个、为整数，且能够被360整除；

所述工作区中的任意一个可通过盘式旋转装置和角度控制装置水平旋转指定的角度,旋转至对应的打印区域集成系统或后处理区域集成系统下方，以执行打印或后处理操作，并可实现对打印幅面的调控；

所述旋转精度反馈调控系统可实现工作平台旋转角度准确性的判定、反馈及纠偏调控，以达到多次/层打印过程中精准定位的目标；

所述后处理区域集成系统主要由后处理固化设备及辅助设备组成,所述后处理固化设备包括但不限于红外烧结设备、光子烧结设备、UV固化设备中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的电路板喷墨打印设备，其特征在于，所述旋转精度反馈调控系统包括定位装置和纠偏调控装置，定位装置由定位信号发生器和定位信号接收器组成，纠偏调控装置由纠偏信号发生器和纠偏调控装置组成。

3.根据权利要求1所述的电路板喷墨打印设备，其特征在于，所述后处理固化设备的固化功率和覆盖的工作区可根据需要调节。

4.根据权利要求1所述的电路板喷墨打印设备，其特征在于，所述工作平台为圆盘型、方型或多边型，且多边型的边数可被360整除。

5.根据权利要求1所述的电路板喷墨打印设备，其特征在于，所述工作区中的任意一个可重复进行打印和后处理，以实现多次打印。

6.根据权利要求1所述的电路板喷墨打印设备，其特征在于，所述打印区域集成系统主要由喷头系统、X轴系统、Y轴系统、Z轴系统组成。

7.根据权利要求6所述的电路板喷墨打印设备，其特征在于，所述喷头系统采用的喷头为单/多通道喷头。

8.根据权利要求7所述的电路板喷墨打印设备，其特征在于，所述多通道喷头，各个通道相互独立控制，可以填充不同的墨水，以实现多层图案打印的功能。

9.根据权利要求6所述的电路板喷墨打印设备，其特征在于，X轴系统包括但不限于同步皮带传动装置、高精度直线滑轨和步进电机；

Y轴系统包括但不限于直线电机和高精度直线滑轨；

Z轴系统包括但不限于丝杠、高精度直线滑轨和步进电机。

10.根据权利要求1所述的电路板喷墨打印设备，其特征在于，盘式旋转装置包括但不限于高精度齿轮、高精度回转支撑部件和步进电机。

Images