CN113909044B - Pcb基板的高通量制备系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请是关于一种PCB基板的高通量制备系统及方法。该系统包括：多通道供料机构、镀膜机构及控制器，其中，多通道供料机构包括：若干个原料罐和混料罐，原料罐用于存放不同种类的原料，且通过原料罐出料口上的闸门的开合，能够控制不同的原料组合在混料罐中混合，并利用镀膜机构将其涂覆在载板上并加热固化，形成集合了不同复合原料的基板样品，通过对该基板样品进行导热测试，即可提高一次测试的实验通量，从而提高PCB基板材料的研发效率。

Description

PCB基板的高通量制备系统及方法
技术领域
本申请涉及PCB技术领域，尤其涉及PCB基板的高通量制备系统及方法。
背景技术
对于LED等高发热场景，采用的PCB需要具备高散热系数载板材料，现在市场上主要以氮化铝基板为主，但该材料整体硬度较大、且价格昂贵，因此不适合低成本、柔性和小型化制备场景。为此，可以通过对载板材料进行导热填料填充，从而提高其整体的热导系数，其主要原理是：当导热填料其浓度提高至某一临界厚度时，填料间相互接触和相互作用，形成类似的网状或链状结构形式，且需要保证其成链方向与热流方向一致，才可能促进系统整体的热量传导。考虑到不同填料颗粒大小和形状具有不同的导热性能和最大填充量，另外，考虑到不同填充材料种类的组合和填充的数量，因此，形成的具有不同热导率的复合PCB载板材料种类数量庞大。
传统技术中，PCB载板材料基于“试错法”进行研究，该方法可概括为基于经验的反复迭代，最终找到最优的目标材料。上述方法存在实验通量较低，以及耗时费力的缺点。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种PCB基板的高通量制备系统及方法，能够提升PCB基板材料的研发效率。
本申请第一方面提供一种PCB基板的高通量制备系统，包括：
多通道供料机构10、镀膜机构20及控制器；
所述多通道供料机构10包括：N个原料罐101和混料罐102，其中，N为大于2的正整数；所述N个原料罐101的出料口均与所述混料罐102相连；所述原料罐101的送料口上设有闸门，使得所述送料口能够灵活开合，从而控制进入所述混料罐102的原料；所述N个原料罐101用于存放N种原料；
所述镀膜机构20包括：喷头201、载板202、驱动装置203及加热装置204；所述喷头201与所述混料罐102相连，用于向所述载板202上涂覆所述混料罐102中的复合原料；所述驱动装置203控制所述载板202沿垂直于所述喷头201的喷涂方向平移；所述加热装置204设置在所述载板202的平移方向上，用于对涂覆在所述载板202上的复合原料加热，得到基板样品；
所述控制器基于基板制备参数控制所述多通道供料机构10和所述镀膜机构20执行相应动作；所述基板制备参数包括：原料种类；所述原料种类为所述N种原料中的若干种。
在一种实施方式中，所述基板制备参数还包括：原料颗粒大小；
所述闸门的宽度可调；所述原料罐的出料口处设置有垂直于原料出料方向的吹风口；所述控制器基于所述原料颗粒大小控制闸门宽度以及所述吹风口的风力，从而控制进入所述混料罐的原料颗粒大小。
在一种实施方式中，所述镀膜机构为卷对卷镀膜机构；
所述驱动装置为分设于所述喷头两侧的两个转轴，所述两个转轴的转速相互匹配，转动方向相同。
在一种实施方式中，所述基板制备参数还包括：喷头孔径；
所述控制器基于所述喷头孔径控制所述喷头的孔径大小，从而调节所述载板上的镀膜厚度。
在一种实施方式中，所述基板制备参数还包括：镀膜温度；
所述控制器基于所述镀膜温度控制所述加热装置的加热温度，从而调节所述载板上镀膜的微观结构。
在一种实施方式中，所述基板制备参数还包括：转轴拉力；
所述控制器基于所述转轴拉力控制所述两个转轴背向移动预设距离，从而调节所述载板上的镀膜致密度。
在一种实施方式中，所述基板制备参数还包括：原料浓度；
所述控制器基于所述原料浓度计算得到所述原料对应的原料罐的送料时长，并基于所述送料时长控制所述闸门的开启时间。
在一种实施方式中，所述控制器根据预设镀膜尺寸计算得到镀膜时长，并基于所述镀膜时长控制所述镀膜机构的运行时长。
在一种实施方式中，所述PCB基板的高通量制备系统，还包括：交互式前端；
所述交互式前端用于显示所述高通量制备系统的制备进程，获取所述基板制备参数，以及将所述基板样品的基板制备参数数据可视化。
本申请第二方面提供一种PCB基板的高通量制备方法，基于如上所述的PCB基板的高通量制备系统，包括：
S1：调用一组基板制备参数和镀膜时长；
S2：基于所述基板制备参数对原料罐的送料口闸门、喷头、驱动装置以及加热装置的状态进行设置；
S3：开启镀膜机构；
S4：判断所述镀膜机构的运行时长是否达到所述镀膜时长，若是，则将所述运行时长清零且暂停所述镀膜机构，并返回执行S1，直至全部待制备的基板制备参数均已被调用后，结束制备，得到所述基板样品。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请提供的高通量制备系统中包括了一个多通道供料机构，其机构内的若干个原料罐用于存放不同的原料颗粒，由于原料罐的送料口上设置有灵活开合的闸门，通过控制器控制闸门的开合可以控制在混料罐中对不同的原料组合进行混合，形成多种复合材料组合，通过镀膜机构将多种复合材料一次涂覆在载板上，形成基板样品，该基板样本为集成了多种复合导热材料的样品，通过对该基板样本进行导热测试，即可通过一次测试得知多种复合导热材料的导热性能，成倍地提升了单次的实验通量，从而快速地对PCB板的基板材料进行系统筛选，提升了PCB基板材料的研发效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是本申请实施例示出的PCB基板的高通量制备系统的结构示意图；
图2是本申请实施例示出的PCB基板的高通量制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
传统技术中，PCB载板材料基于“试错法”进行研究，该方法可概括为基于经验的反复迭代，最终找到最优的目标材料。上述方法存在实验通量较低，以及耗时费力的缺点。
实施例一
针对上述问题，本申请实施例提供一种PCB基板的高通量制备系统，能够提高单次实验通量，从而提高PCB基板材料的研发效率。
以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。
图1是本申请实施例示出的高通量制备系统的结构示意图。
参见图1，所述PCB基板的高通量制备系统，包括：
多通道供料机构10、镀膜机构20及控制器；
所述多通道供料机构10包括：N个原料罐101和混料罐102，其中，N为大于2的正整数；所述N个原料罐101的出料口均与所述混料罐102相连；所述原料罐101的送料口上设有闸门，使得所述送料口能够灵活开合，从而控制进入所述混料罐102的原料；所述N个原料罐101用于存放N种原料；
所述镀膜机构20包括：喷头201、载板202、驱动装置203及加热装置204；所述喷头201与所述混料罐102相连，用于向所述载板202上涂覆所述混料罐102中的复合原料；所述驱动装置203控制所述载板202沿垂直于所述喷头201的喷涂方向平移；所述加热装置204设置在所述载板202的平移方向上，用于对涂覆在所述载板202上的复合原料加热，得到基板样品；
所述控制器基于基板制备参数控制所述多通道供料机构和所述镀膜机构执行相应动作；所述基板制备参数包括：原料种类；所述原料种类为所述N种原料中的若干种。
在本申请实施例中，所述N个原料罐与N种原料一一对应，所述控制器基于所述基板制备参数识别到存放对应种类原料的原料罐，并控制其出料口的闸门打开，使得混料罐中形成对应的复合原料，通过所述喷头将所述复合原料涂覆在所述载板上，通过加热装置固化成型，形成所述基板样品。例如，原料罐1中存放原料A，原料罐2中存放原料B，以及原料罐3中存放原料C，所述系统读取到用户输入的基板制备参数包括原料种类A和原料种类C后，控制原料罐1与原料罐3的出料口闸门打开，原料罐2的出料口闸门保持闭合，从而在混料罐中得到原料A与原料C混合形成的复合原料。
在本申请实施例中，所述控制器可以是中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。该控制器可以是微处理器或者该控制器也可以是任何常规的处理器等。
进一步地，所述原料罐出料口的闸门宽度可调，所述基板制备参数还包括：原料颗粒大小；所述原料罐的出料口处设置有垂直于原料出料方向的吹风口；所述控制器基于所述原料颗粒大小控制闸门宽度以及所述吹风口的风力，从而控制进入所述混料罐的原料颗粒大小。
在实际应用过程中，一个原料罐中可以存放同一种原料的多尺寸颗粒，通过调节所述原料罐出料口闸门的宽度，使其适配用户输入的原料颗粒大小，可以使得大于所述闸门宽度的原料颗粒被挡住，留在原料罐内，而小于所述闸门宽度的原料颗粒顺利通过所述闸门落入所述混料罐中，并且通过调节所述吹风口的风力，使得能够通过所述闸门的原料颗粒中，尺寸小于用户输入的原料颗粒大小的被吹离所述出料口，从而保证落入所述混料罐中的原料尺寸为匹配所述用户输入的原料颗粒大小的原料颗粒。
进一步地，所述基板制备参数还包括：原料浓度；
所述控制器基于所述原料浓度计算得到所述原料对应的原料罐的送料时长，并基于所述送料时长控制所述闸门的开启时间。
进一步地，通过控制不同的原料罐出料口闸门开启不同时长，还能够对混料罐中各种原料的比例进行调整。
进一步地，所述控制器根据预设镀膜尺寸计算得到镀膜时长，并基于所述镀膜时长控制所述镀膜机构的运行时长。
在本申请实施例中，所述预设镀膜尺寸为用户输入的单个复合原料在所述载板上的镀膜长度，基于所述预设镀膜尺寸可以在所述基板样品上，对不同复合材料部分进行区分，从而将导热性能测试的结果与基板制备参数一一对应，从而实现基板材料的研究。
进一步地，所述PCB基板的高通量制备系统，还包括：交互式前端；
所述交互式前端用于显示所述高通量制备系统的制备进程，获取所述基板制备参数，以及将所述基板样品的基板制备参数数据可视化。
在本申请实施例中，所述交互式前端还可以基于所述预设镀膜尺寸对所述基板样品进行分区展示，并在各个分区显示该区域对应的基板制备参数数据及导热性能测试结果。
本申请提供的高通量制备系统中包括了一个多通道供料机构，其机构内的若干个原料罐用于存放不同的原料颗粒，由于原料罐的送料口上设置有灵活开合的闸门，通过控制器控制闸门的开合可以控制在混料罐中对不同的原料组合进行混合，形成多种复合材料组合，通过镀膜机构将多种复合材料一次涂覆在载板上，形成基板样品，该基板样本为集成了多种复合导热材料的样品，通过对该基板样本进行导热测试，即可通过一次测试得知多种复合导热材料的导热性能，成倍地提升了单次的实验通量，从而快速地对PCB板的基板材料进行系统筛选，提升了PCB基板材料的研发效率。
实施例二
本申请实施例对上述实施例二中的镀膜机构进行了设计。
所述镀膜机构为卷对卷镀膜机构；
所述驱动装置为分设于所述喷头两侧的两个转轴，所述两个转轴的转速相互匹配，转动方向相同。
在本申请实施例中，所述两个转轴的转速相互匹配具体为：所述两个转轴的转速相同。
所述两个转轴的同步转动带动所述载板发生平移，从而使得涂覆了复合原料的载板平移至所述加热装置处进行加热固化成型。
进一步地，所述基板制备参数还包括：喷头孔径；
所述控制器基于所述喷头孔径控制所述喷头的孔径大小，从而调节所述载板上的镀膜厚度。
在本申请实施例中，通过将所述喷头的孔径调大可以增加涂覆在所述载板上的复合原料的厚度，进而增加所述镀膜厚度。
在实际应用过程中，还可以通过调节所述载板的平移速度，即通过调节所述两个转轴的转动速度，来控制所述载板上涂覆复合原料的厚度，进而调节所述镀膜厚度。
进一步地，所述基板制备参数还包括：镀膜温度；
所述控制器基于所述镀膜温度控制所述加热装置的加热温度，从而调节所述载板上镀膜的微观结构，包括但不限于：晶粒大小和孔道密度。
本申请实施例对于加热装置的加热方式并没有严格的限定，在实际应用过程中，所述加热装置的加热方式可以采用红外加热、电阻加热或微波加热，即上述对于加热装置的加热方式的描述仅是本申请实施例中的一个示例，不应该作为对本发明的限定。
在实际应用过程中，所述加热装置内可以设置气压调节装置，通过所述气压调节装置来控制镀膜固化时的反应压力，从而调节所述载板上镀膜的微观结构。
进一步地，所述基板制备参数还包括：转轴拉力；
所述控制器基于所述转轴拉力控制所述两个转轴背向移动预设距离，从而调节所述载板上的镀膜致密度。
本申请实施例给出的镀膜机构采用卷对卷镀膜机构，利用卷对卷生产工艺高效能以及连续性的技术特点，提高了PCB基板制备的效率。利用其连续作业的特点，结合多通道供料机构能够灵活出料形成多种复合原料的功能特点，提高了单次生产过程中可制备成的基板样品中的导热材料类型，进而增加了单次导热性能测试的实验通量，提升了PCB基板材料研究的效率。
实施例三
与前述系统装置实施例相对应，本申请还提供了一种PCB基板的高通量制备方法及相应的实施例。
图2是本申请实施例示出的PCB基板的高通量制备方法的流程示意图。
参见图2，所述PCB基板的高通量制备方法，包括：
S1：调用一组基板制备参数和镀膜时长；
在本申请实施例中，所述镀膜时长为所述控制器基于用户输入的预设镀膜尺寸计算得到的，所述预设镀膜尺寸除以所述载板的平移速度即可得到所述镀膜时长。
S2：基于所述基板制备参数对原料罐的送料口闸门、喷头、驱动装置以及加热装置的状态进行设置；
在本申请实施例中，所述控制器基于所述原料颗粒大小调节所述原料罐的送料口闸门宽度，基于所述喷头孔径调节所述喷头的孔径大小，基于所述镀膜温度控制所述加热装置的加热温度，基于所述转轴拉力控制所述两个转轴之间的距离，基于所述原料浓度控制所述原料罐的送料口闸门的打开时长。
S3：开启镀膜机构；
S4：判断所述镀膜机构的运行时长是否达到所述镀膜时长，若是，则将所述运行时长清零且暂停所述镀膜机构，并返回执行S1，直至全部待制备的基板制备参数均已被调用后，结束制备，得到所述基板样品。
在本申请实施例中，所述镀膜机构的运行时长达到所述镀膜时长，则表示当前的基板制备参数对应的复合材料已经涂覆在所述载板上并固化完毕，需要进行另一组基板制备参数对应复合材料的制备，因此需要暂停所述镀膜机构直至另一组基板制备参数对应的复合材料在混料罐中混合完毕，再开启所述镀膜机构进行镀膜，直至全部待制备的基板制备参数均已被调用后，结束制备，得到所述基板样品，所述基板样品上集成了全部用户预先输入的不同的基板制备参数，即基板导热材料制备方案。
在实际应用过程中，调用的基板制备参数除了基于用户输入的数据获得之外，还可以采用控制变量结合梯度调节的方式生成，例如，以喷头孔径为单独变量，设置梯度变化量，控制器控制所述喷头孔径按照所述梯度变化量递增，其余参数保持不变，从而生成多组基板制备参数。
需要说明的是，在实际应用过程中，还可以以原料浓度、镀膜温度或原料颗粒大小等基板制备参数作为变量，并设置相应的梯度变化值来生成多组基板制备参数。
可以理解的是，上述对于基板制备参数的获取过程的描述仅是本申请实施例示出的一个示例，不应该作为对本发明的限制。
上文中已经参考附图详细描述了本申请的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。另外，可以理解，本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本申请实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
此外，根据本申请的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本申请的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。
或者，本申请还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)，当所述可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)被电子设备(或电子设备、服务器等)的处理器执行时，使所述处理器执行根据本申请的上述方法的各个步骤的部分或全部。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的申请所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。
附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (2)

1.一种PCB基板的高通量制备系统，其特征在于，包括：多通道供料机构(10)、镀膜机构(20)及控制器；
所述多通道供料机构包括：N个原料罐(101)和混料罐(102)，其中，N为大于2的正整数；
所述N个原料罐(101)的出料口均与所述混料罐(102)相连；所述原料罐的送料口上设有闸门，使得所述送料口能够灵活开合，从而控制进入所述混料罐的原料；所述N个原料罐用于存放N种原料；
所述镀膜机构(20)包括：喷头(201)、载板(202)、驱动装置(203)及加热装置(204)；所述喷头(201)与所述混料罐(102)相连，用于向所述载板(202)上涂覆所述混料罐(102)中的复合原料；所述驱动装置(203)控制所述载板(202)沿垂直于所述喷头(201)的喷涂方向平移；所述加热装置(204)设置在所述载板(202)的平移方向上，用于对涂覆在所述载板(202)上的复合原料加热，得到基板样品；
所述控制器基于基板制备参数控制所述多通道供料机构(10)和所述镀膜机构(20)执行相应动作；所述基板制备参数包括：原料种类；所述原料种类为所述N种原料中的若干种；
所述基板制备参数还包括：原料颗粒大小；
一个原料罐中存放有同一种原料的多尺寸颗粒；
所述闸门的宽度可调；所述原料罐的出料口处设置有垂直于原料出料方向的吹风口；
所述控制器基于所述原料颗粒大小控制闸门宽度以及所述吹风口的风力，从而控制进入所述混料罐的原料颗粒大小；
所述镀膜机构为卷对卷镀膜机构；
所述驱动装置为分设于所述喷头两侧的两个转轴，所述两个转轴的转速相互匹配，转动方向相同；
所述基板制备参数还包括：转轴拉力；
所述控制器基于所述转轴拉力控制所述两个转轴背向移动预设距离，从而调节所述载板上的镀膜致密度；
所述基板制备参数还包括：喷头孔径；
所述控制器基于所述喷头孔径控制所述喷头的孔径大小，从而调节所述载板上的镀膜厚度；
所述基板制备参数还包括：镀膜温度；
所述控制器基于所述镀膜温度控制所述加热装置的加热温度，从而调节所述载板上镀膜的微观结构；
所述基板制备参数还包括：原料浓度；
所述控制器基于所述原料浓度计算得到所述原料对应的原料罐的送料时长，并基于所述送料时长控制所述闸门的开启时间；
所述控制器根据预设镀膜尺寸计算得到镀膜时长，并基于所述镀膜时长控制所述镀膜机构的运行时长；
还包括：交互式前端；
所述交互式前端用于显示所述高通量制备系统的制备进程，获取所述基板制备参数，以及将所述基板样品的基板制备参数数据可视化。
2.一种基于权利要求1所述的PCB基板的高通量制备系统的PCB基板的高通量制备方法，其特征在于，包括：
S1：调用一组基板制备参数和镀膜时长；
S2：基于所述基板制备参数对原料罐的送料口闸门、喷头、驱动装置以及加热装置的状态进行设置；
S3：开启镀膜机构；
S4：判断所述镀膜机构的运行时长是否达到所述镀膜时长，若是，则将所述运行时长清零且暂停所述镀膜机构，并返回执行S1，直至全部待制备的基板制备参数均已被调用后，结束制备，得到所述基板样品。
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