CN114571725A - 一种led封装挡墙的打印设备 - Google Patents
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Abstract
一种LED封装挡墙的打印设备，包括加工台和设置于加工台上的三轴运动模块，且三轴运动模块上连有相对应的打印头模块；所述三轴运动模块包括水平运动模块和升降运动模块，打印头模块位于升降运动模块上，水平运动模块上设有载具模块；所述载具模块包括自下而上设置的底座、三轴旋转台和真空吸盘，真空吸盘表面成型有吸附槽，吸附槽内形成有若干凸台；与现有技术相比，通过真空吸盘吸附pcb，提高pcb表面的平面度，极大降低打印难度、提升打印效率，真空吸盘通过在pcb下方设置与pcb相同尺寸的吸附槽，实现对pcb的吸附，通过在吸附槽内尽可能多的设置凸台对印刷电路板底部可接触区域进行支撑以防吸附过度造成变形，从而提升吸附后pcb平面度。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管显示面板制造的技术领域，具体涉及一种LED封装挡墙的打印设备。
背景技术
发光二极管，简称为LED，是一种常用的发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光。发光二极管可高效地将电能转化为光能，在现代社会具有广泛的用途，如照明、平板显示、医疗器件等。
其中为LED显示屏增加挡墙是一种有效提高显示屏发光性能的方法；挡墙被要求制造在led间的狭缝中，并具有一定的高度、位置精度、一致性要求。
现有的挡墙制造方案包括丝网印刷、转印等，暂未发现通过3d打印的方式实现挡墙制造，其中丝网印制造挡墙的工艺仅适用于平面基材，且其印刷的高宽比较小，需要通过多次印刷、固化的方式制造挡墙，其成型过程中多次对位难度大、良品率有待考察，印刷线路最小宽度较大且一般只适用于平面基材，而转印方式制造挡墙也具有转印对位难度大、大高宽比线路转印困难等问题。
中国专利号CN201210166648.7公开了一种LED封装挡墙的制造方法，该方法包括如下步骤：提供一陶瓷基板；提供一软模具；提供感光性陶瓷浆材料；在所述陶瓷基板上形成若干组电极，将所述感光性陶瓷浆材料填充在所述模型槽内；使填充有所述感光性陶瓷浆材料的模型槽分别正对每组所述电极后将所述软模具压设在所述陶瓷基板上；通过UV硬化的方法对所述模型槽内的所述感光性陶瓷浆材料进行固化使其形成挡墙，同时对所述软模具进行加压，使所述感光性陶瓷浆材料固化成挡墙的同时与所述陶瓷基板固定黏接；移除所述软模具。
上述公开的这种挡墙制造方法，通过模具进行LED封装挡墙的制造，由于二极管尺寸较小，上述公开的这种方式精度受限，不适用于led挡墙打印，成品率较低，且上述公开的这种方式并未公开载具模块，并未公开在打印过程中如何实现二极管具有更好的定位性。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种精度高，擅长打印大高宽比的挡墙的LED封装挡墙的打印设备。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种LED封装挡墙的打印设备，包括加工台和设置于加工台上的三轴运动模块，且三轴运动模块上连有相对应的打印头模块；所述三轴运动模块包括连接于加工台上的水平运动模块和架空设置于加工台上的升降运动模块，打印头模块位于升降运动模块上，水平运动模块上设有与打印头模块相对应的载具模块；所述载具模块包括自下而上设置的底座、三轴旋转台和真空吸盘，真空吸盘表面成型有吸附槽，吸附槽内形成有若干凸台，且真空吸盘边角处设有若干定位销，若干定位销位于真空吸盘的两个相邻侧边上；所述加工台上还设有与载具模块相对应的视觉与测量装置。
作为本发明的一种优选方案，所述加工台上形成有龙门架，升降运动模块设置于龙门架上，打印头模块和视觉与测量装置均设置于龙门架上。
作为本发明的一种优选方案，所述吸附槽上形成有若干抽气孔，抽气孔沿吸附槽中心处对称设置，真空吸盘下部安装有与抽气孔相连通的真空调压阀。
作为本发明的一种优选方案，所述真空吸盘相邻侧边的各侧边上至少设有两个定位销。
作为本发明的一种优选方案，所述打印头模块包括自上而下依次连接的材料挤出装置、针头夹具和打印针头，针头夹具固定连接于升降运动模块上，且材料挤出装置固定连接于针头夹具上，打印针头连接于针头夹具底部。
作为本发明的一种优选方案，所述针头夹具包括抱箍支架和转接头，转接头连接于抱箍支架底部，抱箍支架顶部形成有与材料挤出装置相适配的抱箍，抱箍锁紧材料挤出装置。
作为本发明的一种优选方案，所述转接头上部为鲁尔母接头，鲁尔母接头与材料挤出装置出料口相连，转接头下部为鲁尔公接头，鲁尔公接头与打印针头相连。
作为本发明的一种优选方案，所述打印针头包括针头底座和陶瓷针尖，针头底座上部为对应的鲁尔母接头。
作为本发明的一种优选方案，所述视觉与测量装置包括倾斜观察组件和传感与测量组件，传感与测量组件竖直连接于龙门架上，倾斜观察组件倾斜设置于打印头模块侧面上，且倾斜观察组件朝向打印针头设置。
作为本发明的一种优选方案，所述加工台上还设有相对应的清洗装置和接触测高装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过真空吸盘吸附pcb，提高pcb表面的平面度，极大降低打印难度、提升打印效率，真空吸盘通过在pcb下方设置与pcb相同尺寸的吸附槽，实现对pcb的吸附，通过在吸附槽内尽可能多的设置凸台对印刷电路板底部可接触区域进行支撑以防吸附过度造成变形，从而提升吸附后pcb平面度，通过定位销的设置，可实现将印刷电路板在吸附槽上移动到一定位置后，印刷电路板的相邻两侧同时与定位销相抵，实现pcb的定位；
2、通过在将打印头模块升降到一定位置后，通过水平运动模块的移动实现打印头模块在印刷电路板上的直写式打印，满足超小线宽led挡墙的快速制造，线宽度可以在10-200微米；
3、通过调节打印头模块的升降高度，通过多层打印堆叠可以直接实现较大高宽比挡墙的制造。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是工作台的结构示意图；
图3是载具模块的结构示意图；
图4是载具模块的使用状态示意图；
图5是倾斜观察组件的使用状态示意图；
图6是针头夹具的结构示意图；
图7是打印针头的结构示意图；
图8是打印针头的剖视图；
图9是清洗装置的结构示意图；
图10是传感与测量组件的使用状态示意图；
图11是接触测高装置的结构示意图；
附图标记：加工台1，龙门架1-1，底板1-2，三轴运动模块2，水平运动模块2-1，升降运动模块2-2，载具模块3，底座3-1，三轴旋转台3-2，真空吸盘3-3，吸附槽3-4，凸台3-5，定位销3-6，抽气孔3-7，打印头模块4，材料挤出装置4-1，针头夹具4-2，抱箍支架4-2-1，转接头4-2-2，抱箍4-2-3，针头底座4-3-1，陶瓷针尖4-3-2，打印针头4-3，视觉与测量装置5，倾斜观察组件5-1，传感与测量组件5-2，清洗装置6，接触测高装置7。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
如图1-11所示，一种LED封装挡墙的打印设备，包括加工台1和设置于加工台1上的三轴运动模块2，且三轴运动模块2上连有相对应的打印头模块4；所述三轴运动模块2包括连接于加工台1上的水平运动模块2-1和架空设置于加工台1上的升降运动模块2-2，打印头模块4位于升降运动模块2-2上，水平运动模块2-1上设有与打印头模块4相对应的载具模块3；所述载具模块3包括自下而上设置的底座3-1、三轴旋转台3-2和真空吸盘3-3，真空吸盘3-3表面形成有吸附槽3-4，吸附槽3-4内形成有若干凸台3-5，且真空吸盘3-3边角处设有若干定位销3-6，若干定位销3-6位于真空吸盘3-3的两个相邻侧边上；所述加工台1上还设有与载具模块3相对应的视觉与测量装置5。
水平运动模块2-1包括相连接的X轴移动装置和Y轴移动装置，X轴移动装置安装于加工台1上，Y轴移动装置安装于X轴移动装置上，且X轴移动装置和Y轴移动装置移动方向垂直设置，X轴移动装置和Y轴移动装置均通过直线电机驱动，升降运动模块2-2由伺服电机驱动。
龙门架1-1上设有底板1-2，视觉与测量装置5、打印头模块4和升降运动模块2-2均设置于底板1-2上，且底板1-2上形成有与视觉与测量装置5、打印头模块4和升降运动模块2-2相对应的配合孔，配合孔的位置根据实际需要进行设置。
加工台1上形成有龙门架1-1，升降运动模块2-2设置于龙门架1-1上，打印头模块4和视觉与测量装置5均设置于龙门架1-1上。
吸附槽3-4上形成有若干抽气孔3-7，抽气孔3-7沿吸附槽3-4中心处对称设置，真空吸盘3-3下部安装有与抽气孔3-7相连通的真空调压阀，真空吸盘3-3下部安装气接头联通真空调压阀以获得稳定可调的真空压力，确保印刷电路板在载具模块3上稳定吸附。
真空吸盘3-3相邻侧边的各侧边上至少设有两个定位销3-6，真空吸盘3-3为矩形结构，吸附槽3-4也为与真空吸盘3-3相对应的矩形结构，真空吸盘3-3和吸附槽3-4中心相对应，定位销3-6设置于吸附槽3-4的其中两个相邻侧边上，且在定位销3-6的作用下，将印刷电路板在吸附槽3-4上进行移动，当移动到一定位置后，实现印刷电路板的两个侧边同时与定位销3-6相抵，实现印刷电路板的定位，从而实现印刷电路板的定位。
凸台3-5与印刷电路板上的元器件错位设置，凸台3-5用于对印刷电路板进行支撑，在印刷电路板没有元器件的位置处设置尽可能多的凸台3-5，从而凸台3-5能对印刷电路板进行更好的支撑。真空吸盘3-3在吸附过程中，真空吸盘3-3与印刷电路板之间存在负压，在凸台3-5的作用下，防止印刷电路板的受压变形过度。
在实际使用过程中，真空吸盘3-3吸附区域内设置凸起的凸台3-5用于支撑印刷电路板，因为印刷电路板背面贴有大量元器件，故凸台3-5形貌根据印刷电路板形貌设计，凸台3-5位置对应印刷电路板平整、无元器件且可以接触的位置；设计中在没有元器件的位置尽可能多的设置凸台，以获得良好的支撑以保证吸附平整度。
三轴旋转台3-2为标准件，具有三轴手动旋转功能，用于调平真空吸盘3-3，真空吸盘3-3为铝合金材质、表面精磨，具有很高的平面度，以提升pcb的吸平效果。
打印头模块4包括材料挤出装置4-1、针头夹具4-2、打印针头4-3和打印底座4-4，针头夹具4-2固定连接于升降运动模块2-2上，打印底座4-4与升降运动模块2-2相连，针头夹具4-2上部连接材料挤出装置4-1上，针头夹具4-2下部连接打印针头4-3。
材料挤出装置4-1用于控制打印材料的挤出，材料挤出装置4-1由压缩空气驱动并通过控制压缩空气气压控制材料挤出压力，压缩气体气压由精密气压控制器控制；材料挤出装置4-1出料口为鲁尔接头公头，且材料挤出装置4-1通过抱箍固定于针头夹具4-2之上。
针头夹具4-2包括螺纹连接的抱箍支架4-2-1和转接头4-2-2，抱箍支架4-2-1和转接头4-2-2分别用于固定连接材料挤出装置4-1和打印针头4-3，转接头4-2-2连接于抱箍支架4-2-1底部，抱箍支架4-2-1顶部形成有与材料挤出装置4-1相适配的抱箍4-2-3，抱箍4-2-3尺寸与材料挤出装置4-1尺寸相对应，在抱箍4-2-3的作用下对材料挤出装置4-1进行锁紧。
转接头4-2-2上部为鲁尔母接头，鲁尔母接头与材料挤出装置4-1出料口相连，转接头4-2-2下部为鲁尔公接头，鲁尔公接头与打印针头4-3相连。
打印针头4-3包括相连接的针头底座4-3-1和陶瓷针尖4-3-2，针头底座4-3-1和陶瓷针尖4-3-2通过环氧树脂粘接，可以承受1000psi以内压力，针头底座4-3-1上部为对应的鲁尔母接头，打印针头4-3与针头夹具4-2通过鲁尔接头连接，鲁尔接头内部通过螺纹固定、锥面密封，使得打印针头4-3与针头夹具4-2稳定连接，针头底座4-3-1下半部分与陶瓷针尖4-3-2使用环氧树脂粘接，陶瓷针尖4-3-2通过陶瓷精密铸造与磨削工艺得到，其孔径可以在10-200微米，以适应不同宽度挡墙的打印需求。
视觉与测量装置5包括倾斜观察组件5-1和传感与测量组件5-2，传感与测量组件5-2竖直连接于龙门架1-1上，倾斜观察组件5-1倾斜设置于打印头模块4侧面，且倾斜观察组件5-1朝向打印针头4-3设置。
倾斜观察组件5-1安装于打印头模块4侧面，倾斜观察组件5-1具有用于观察的高倍率相机组件，高倍率相机组件分为相机、镜筒与物镜。相机组件安装于相机夹具之上，相机夹具具有三轴手动调节装置。倾斜观察组件5-1包括用于照明的环形光源与背光源；环形光源通过抱箍安装在物镜上、背光源安装在打印头模块4下方。
同时倾斜观察组件5-1的抱箍通过三轴手动调节装置连接于打印头模块4上，当打印通模块4升降到一定高度之后，通过调节三轴手动调节装置对倾斜观察组件5-1进行调整，从而使得倾斜观察组件5-1对应陶瓷针尖4-3-2处，倾斜观察组件5-1包括相对应的高倍率相机组件，可实现对陶瓷针尖4-3-2的放大，从而便于操作人员直接观察陶瓷针尖4-3-2的打印情况。
传感与测量组件5-2安装于底板1-2上，且传感与测量组件5-2位于倾斜观察组件5-1一侧，传感与测量组件5-2包括用于视觉对位的高倍率相机组件、用于测高的激光测距传感器、用于观察打印效果的大视野相机组件。高倍率相机组件包括相机、带有同轴光的镜筒、物镜，高倍率相机组件通过手调滑台安装于底板1-2上；激光测距传感器通过手调滑台安装于高倍率相机组件上；大视野相机组件通过手调滑台安装于激光测距传感器上。
加工台1上还设有相对应的清洗装置6和接触测高装置7，清洗装置6由压缩空气驱动，清洗装置6内部通过环形狭缝将压缩空气吹出，获得一个环形高速气流。清洗装置6的运行流程为：操作机台将针头尖端插入清洗装置6顶部的孔内，打开压缩气源；在高速气流作用下，针头外壁残留的材料的被带走；匀速提升针头使得高速气流可以均匀吹过针头外壁。
接触测高装置7上设有接触感应器、角位调节机构和升降调节机构。
升降调节机构为十字交叉导轨Z轴水平升降位移滑台，采用高强度铝合金，经喷砂黑色阳极氧化，然后装配高精度十字交叉滚柱导轨，适合轻较重载荷，频繁调整，是一款性能优良的直动平台，角位调节机构7-6可采用OMO-VM系列圆柱型V型调整架，具有2个M6x0.25细牙促进器，可实现±3°的精密调节，细牙促进器设计有挠性锁紧机构，用以提供长期可靠性。
在角位调节机构和升降调节机构的作用下对接触感应器进行调平，将激光测距传感器测量加工面和接触测高装置7，得到加工面和接触测高装置7之间的高度关系，将打印头模块4的陶瓷针尖4-3-2触碰接触测高装置7，得到陶瓷针尖4-3-2与接触测高装置7的高度关系；进而计算得到陶瓷针尖4-3-2与加工面的高度关系；调节打印头模块4的下降量控制打印头模块4的陶瓷针尖4-3-2与加工面之间的间距，从而便于对打印头模块4的打印高度进行调节。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记：加工台1，龙门架1-1，三轴运动模块2，水平运动模块2-1，升降运动模块2-2，载具模块3，底座3-1，三轴旋转台3-2，真空吸盘3-3，吸附槽3-4，凸台3-5，定位销3-6，抽气孔3-7，打印头模块4，材料挤出装置4-1，针头夹具4-2，抱箍支架4-2-1，转接头4-2-2，抱箍4-2-3，针头底座4-3-1，陶瓷针尖4-3-2，打印针头4-3，视觉与测量装置5，倾斜观察组件5-1，传感与测量组件5-2，清洗装置6，接触测高装置7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种LED封装挡墙的打印设备，包括加工台（1）和设置于加工台（1）上的三轴运动模块（2），且三轴运动模块（2）上连有相对应的打印头模块（4）；其特征在于，所述三轴运动模块（2）包括连接于加工台（1）上的水平运动模块（2-1）和架空设置于加工台（1）上的升降运动模块（2-2），打印头模块（4）位于升降运动模块（2-2）上，水平运动模块（2-1）上设有与打印头模块（4）相对应的载具模块（3）；所述载具模块（3）包括自下而上设置的底座（3-1）、三轴旋转台（3-2）和真空吸盘（3-3），真空吸盘（3-3）表面成型有吸附槽（3-4），吸附槽（3-4）内形成有若干凸台（3-5），且真空吸盘（3-3）边角处设有若干定位销（3-6），若干定位销（3-6）位于真空吸盘（3-3）的两个相邻侧边上；所述加工台（1）上还设有与载具模块（3）相对应的视觉与测量装置（5）。
2.根据权利要求1所述的一种LED封装挡墙的打印设备，其特征在于，所述加工台（1）上形成有龙门架（1-1），升降运动模块（2-2）设置于龙门架（1-1）上，打印头模块（4）和视觉与测量装置（5）均设置于龙门架（1-1）上。
3.根据权利要求1所述的一种LED封装挡墙的打印设备，其特征在于，所述吸附槽（3-4）上形成有若干抽气孔（3-7），抽气孔（3-7）沿吸附槽（3-4）中心处对称设置，真空吸盘（3-3）下部安装有与抽气孔（3-7）相连通的真空调压阀。
4.根据权利要求3所述的一种LED封装挡墙的打印设备，其特征在于，所述真空吸盘（3-3）相邻侧边的各侧边上至少设有两个定位销（3-6）。
5.根据权利要求1所述的一种LED封装挡墙的打印设备，其特征在于，所述打印头模块（4）包括自上而下依次连接的材料挤出装置（4-1）、针头夹具（4-2）和打印针头（4-3），针头夹具（4-2）固定连接于升降运动模块（2-2）上，且材料基础装置（4-1）固定连接于针头夹具（4-2）上，打印针头（4-3）连接于针头夹具（4-2）底部。
6.根据权利要求5所述的一种LED封装挡墙的打印设备，其特征在于，所述针头夹具（4-2）包括螺纹连接的抱箍支架（4-2-1）和转接头（4-2-2），转接头（4-2-2）连接于抱箍支架（4-2-1）底部，抱箍支架（4-2-1）顶部形成有与材料挤出装置（4-1）相适配的抱箍（4-2-3），抱箍（4-2-3）锁紧材料挤出装置。
7.根据权利要求6所述的一种LED封装挡墙的打印设备，其特征在于，所述转接头（4-2-2）上部为鲁尔母接头，鲁尔母接头与材料挤出装置（4-1）出料口相连，转接头（4-2-2）下部为鲁尔公接头，鲁尔公接头与打印针头（4-3）相连。
8.根据权利要求7所述的一种LED封装挡墙的打印设备，其特征在于，所述打印针头（4-3）包括针头底座（4-3-1）和陶瓷针尖（4-3-2），针头底座（4-3-1）上部为对应的鲁尔母接头。
9.根据权利要求1所述的一种LED封装挡墙的打印设备，其特征在于，所述视觉与测量装置（5）包括倾斜观察组件（5-1）和传感与测量组件（5-2），传感与测量组件（5-2）竖直连接于龙门架（1-1）上，倾斜观察组件（5-1）倾斜设置于打印头模块（4）侧面，且倾斜观察组件（5-1）朝向打印针头（4-3）设置。
10.根据权利要求1所述的一种LED封装挡墙的打印设备，其特征在于，所述加工台（1）上还设有相对应的清洗装置（6）和接触测高装置（7）。
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