CN115915636A - 一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统及方法，系统包括：喷墨头、缺陷检测模块、第一曝光机构、第二曝光机构、图像数据运算器、主控制器，用于控制喷墨头和图像数据运算器的工作，并根据所述缺陷检测模块反馈的信息分别控制所述第一曝光机构与第二曝光机构的曝光作业。本方案利用图像数据运算器与喷墨头实施大面积的数字化喷墨，能够节省油墨材料，进而降低材料成本；凭借缺陷检测模块精准识别出缺陷喷墨区域，便于第一曝光机构与第二曝光机构分别实现大面积粗曝光、缺陷喷墨区域精细化数字曝光，既能兼顾了大面积曝光作业的高效率和高产能优势，又吸收了LDI精准曝光的高良率优点。

Description

一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统及方法

技术领域

本发明涉及电子电路板阻焊制程相关的技术领域，特别涉及一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统及方法。

背景技术

阻焊层起着PCB绝缘层的作用，可以防止化学暴露引起的腐蚀，氧化或损坏。现代的印刷电路板具有非常薄且紧密间隔的轨道和元件引脚，在焊接过程后可能导致短路。通过使用阻焊剂，可以防止这个问题。阻焊剂不仅可以防止短路和小桥接，还可以将其视为额外的PCB保护层。

现在市场上存在如下三种阻焊曝光制程：

第一种：传统阻焊曝光技术，先经过清洗等预处理，喷涂阻焊油墨，使用菲林(掩膜版)进行曝光，显影固化等步骤。该方式进行涂抹油墨、菲林曝光，不仅电路板涨缩等问题没办法检测到，从而降低电路板的良率，而且也会造成油墨的浪费以及菲林材料和人工成本上升。

第二种：LDI数字直写曝光技术，该方式与第一种的不同之处在于使用激光直写，无需菲林，但该方式是将设计好的电路图像转换为机器可识别的图像数据，并由计算机控制光束调制器实现图像的实时显示，对大面积油墨和精细开窗区域油墨，进行无差别式扫描曝光，会导致产能在一定程度上受到限制。

第三种：阻焊喷墨打印技术，主要工艺流程就是经过预处理后，直接进行数字化图形喷墨，再无图形曝光固化。该方式使用数字化喷墨的技术，存在精细图案的边缘分辨率不足，非阻焊区域喷溅等问题，造成良率下降。

以上三种方法中存在着一定程度上存在材料的浪费、良率低、产能低等现象。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，可降低油墨材料成本并提高产能，并改善良率和达到更精细的分辨；本发明还提供了一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工方法。

根据本发明第一方面实施例的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，包括：喷墨头，用于在工件上按设定的图像数据进行大面积的数字化喷墨；缺陷检测模块，用于识别出所述工件进行数字化喷墨后的合格喷墨区域、缺陷喷墨区域；第一曝光机构，用于针对所述合格喷墨区域进行大面积粗曝光；第二曝光机构，用于按照所述图像数据对所述缺陷喷墨区域进行精细化数字曝光；图像数据运算器，其输出端分别与所述喷墨头、缺陷检测模块、第二曝光机构通过数据线连接，用于将目标图像转换成所述图像数据进行输出；主控制器，分别与所述喷墨头、缺陷检测模块、第一曝光机构、第二曝光机构、图像数据运算器通信连接，用于控制所述喷墨头和图像数据运算器的工作，并根据所述缺陷检测模块反馈的信息分别控制所述第一曝光机构与第二曝光机构的曝光作业。

根据本发明第一实施例的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，至少具有如下有益效果：本方案利用图像数据运算器与喷墨头实施大面积的数字化喷墨，能够节省油墨材料，进而降低材料成本；凭借缺陷检测模块精准识别出缺陷喷墨区域，便于第一曝光机构与第二曝光机构分别实现大面积粗曝光、缺陷喷墨区域精细化数字曝光，既能兼顾了大面积曝光作业的高效率和高产能优势，又吸收了LDI精准曝光的高良率优点。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一曝光机构采用UV光源、大面积平行光源或扫描式光源。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述第二曝光机构包括激光源、照明模组、DLP图像控制器、DMD模组、投影模组，所述激光源、照明模组、DMD模组、投影模组沿投影光路依次设置，所述激光源与所述主控制器通信连接，所述DLP图像控制器分别与所述图像数据运算器、DMD模组连接以用于根据所述图像数据控制所述DMD模组的动作。

根据本发明第一方面的一些实施例，还包括运动平台，与所述主控制器通信连接，用于带动所述工件在所述喷墨头、第一曝光机构、第二曝光机构的工作平面移动。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述运动平台的上方设置有对位机构，与所述主控制器通信连接，用于识别所述工件上定位靶点以获取所述工件的位置及形状差异信息。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述运动平台上还设置有吸板机构，与所述主控制器通信连接，用于将所述工件吸附于所述运动平台。

根据本发明第一方面的一些实施例，还包括与所述主控制器通信连接的温控系统，所述温控系统用于调节所述阻焊加工系统内的工作环境温度。

根据本发明第一方面的一些实施例，还包括与所述主控制器通信连接的人机交互模块，所述人机交互模块用于接受用户指令，展示设备状态、信息。

根据本发明第一方面的一些实施例，还包括电控箱，用于为所述阻焊加工系统的各个模块分配电源和提供相应控制。

根据本发明第二方面实施例的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工方法，应用于所述的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，包括以下步骤：

由图像数据运算器将目标图像转换成图像数据并分别输出给喷墨头、缺陷检测模块、第二曝光机构；

主控制器控制喷墨头在工件上按设定的所述图像数据进行大面积的数字化喷墨；

缺陷检测模块基于所述图像数据识别出所述工件进行数字化喷墨后的合格喷墨区域、缺陷喷墨区域，并反馈给主控制器；

主控制器控制第一曝光机构对所述合格喷墨区域进行大面积粗曝光；

主控制器控制第二曝光机构按照所述图像数据对所述缺陷喷墨区域进行精细化数字曝光。

根据本发明第二实施例的采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工方法，至少具有如下有益效果：本方案利用图像数据运算器与喷墨头实施大面积的数字化喷墨，能够节省油墨材料，进而降低材料成本；凭借缺陷检测模块精准识别出缺陷喷墨区域，便于第一曝光机构与第二曝光机构分别实现大面积粗曝光、缺陷喷墨区域精细化数字曝光，既能兼顾了大面积曝光作业的高效率和高产能优势，又吸收了LDI精准曝光的高良率优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一方面实施例的阻焊加工系统原理图；

图2为本发明第一方面实施例的阻焊加工系统工作示意图；

图3为本发明第一方面实施例的阻焊加工系统前侧立体图；

图4为本发明第一方面实施例的阻焊加工系统后侧立体图；

图5为本发明第一方面实施例的阻焊加工系统俯视图；

图6为本发明第二方面实施例的阻焊加工方法流程图；

图7为本发明第二方面实施例数字喷墨和组合曝光的图形化示意图。

附图标记：

喷墨头100、

缺陷检测模块200、

第一曝光机构300、

第二曝光机构400、激光源410、照明模组420、DLP图像控制器430、DMD模组440、投影模组450、

图像数据运算器500、

主控制器600、

运动平台700、对位机构710、吸板机构720、

温控系统800、

人机交互模块900、

电控箱1000。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，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。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

针对传统阻焊曝光技术的电路板良率低且造成油墨的浪费以及菲林材料和人工成本上升，以及LDI数字直写曝光机产能受限、阻焊喷墨机的焊盘上有喷墨物造成良率下降以及无法更精细的开窗等问题，特提出以下技术方案。

参考图1、图3至图5所示，为本技术方案第一方面实施例的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，包括：喷墨头100、缺陷检测模块200、第一曝光机构300、第二曝光机构400、图像数据运算器500、主控制器600等主要组成模块，其中，主控制器600为核心控制模块，分别控制各个模块的工作，图像数据运算器500会预先将工件上待曝光的目标图像转换成图像数据以提供数字化支持，喷墨头100便可实现数字化喷墨，缺陷检测模块200能够识别出缺陷喷墨区域的具体位置数据，第一曝光机构300、第二曝光机构400分别实施大面积粗曝光和局部精细化曝光。

具体的，喷墨头100用于在工件上按设定的图像数据进行大面积的数字化喷墨；缺陷检测模块200用于识别出工件进行数字化喷墨后的合格喷墨区域、缺陷喷墨区域；第一曝光机构300用于针对合格喷墨区域进行大面积粗曝光；第二曝光机构400采用激光直写曝光系统(LDI)，用于按照图像数据对缺陷喷墨区域进行精细化数字曝光；图像数据运算器500的输出端分别与喷墨头100、缺陷检测模块200、第二曝光机构400通过数据线连接，便可将目标图像转换成图像数据以后，输出给喷墨头100、缺陷检测模块200、第二曝光机构400；主控制器600分别与喷墨头100、缺陷检测模块200、第一曝光机构300、第二曝光机构400、图像数据运算器500通信连接，用于控制喷墨头100和图像数据运算器500的工作，并根据缺陷检测模块200反馈的信息分别控制第一曝光机构300与第二曝光机构400的曝光作业。

可以看出，本方案可利用图像数据运算器与喷墨头100实施大面积的数字化喷墨，能够节省油墨材料，进而降低材料成本；凭借缺陷检测模块200精准识别出缺陷喷墨区域与合格喷墨区域，便于第一曝光机构300与第二曝光机构400分别实现大面积粗曝光、缺陷喷墨区域精细化数字曝光，既能兼顾了大面积曝光作业的高效率和高产能优势，又吸收了LDI精准曝光的高良率优点。

在本发明第一方面的一些实施例，第一曝光机构300包括但不限于采用UV光源、大面积平行光源或扫描式光源。需要说明的是，在进行合格喷墨区域的大面积粗曝光时，为了防止粗曝光照射到这个缺陷喷墨区域，第一曝光机构300使用UV光源时需用到不透光盖板遮挡缺陷喷墨区域(不仅限于有遮挡物，只要达到效果即可，如：自发光可以选择直接在不合格区域暗灯)，使用大面积平行光源时则只点亮正对合格喷墨区域光源，而使用扫描式光源移动缺陷喷墨区域时则关断光源。

如图1所示，在本发明第一方面的一些实施例中，第二曝光机构400包括激光源410、照明模组420、DLP图像控制器430、DMD模组440、投影模组450，激光源410、照明模组420、DMD模组440、投影模组450沿投影光路依次设置，激光源410与主控制器600通信连接，激光源410在主控制器600的指令下开启或关闭输出激光，照明模组420对输出激光进行整形、均匀等处理；DLP图像控制器430分别与图像数据运算器500、DMD模组440连接，用于获取图像数据运算器500转换的图像数据，并根据图像数据控制DMD模组440中各个围反射镜的动作，来实现图形化激光输出，再由投影模组450投影到工件上的待曝光油墨。需要指出的是，第二曝光机构400使用LDI扫描式光源对缺陷喷墨区域进行精细曝光时，第一曝光机构300的电源关闭。

如图3、图4所示，在本发明第一方面的一些实施例中，还包括运动平台700，与主控制器600通信连接，用于承载工件并在主控制器的指令下带动工件在喷墨头100、第一曝光机构300、第二曝光机构400的工作平面移动，分别在不同的位置进行喷墨、粗曝光、精细化数字曝光。可以理解的是，运动平台700至少包括工作载台和驱动工作载台平移或三维运动的动力机构和传输机构，动力机构可以是电机、气缸或液压系统等现有动力装置，传输机构可以采用导轨、丝杆等传动装置。

同时，喷墨头100、第一曝光机构300、第二曝光机构400也各自带有驱动装置，驱动其左右移动。喷墨头100先在左侧工作台进行数字化喷墨，喷墨完成后，左侧工作台往后移动到缺陷检测模块200的位置进行检测，其次第一曝光机构300进行UV固化，固化完成后，第二曝光机构400移动到左侧工作台对工件进行LDI精曝光；此时，喷墨头100也可以完成左侧工作后直接向右侧工作台移动，缺陷检测模块200、第一曝光机构300向右侧工作台移动，进行下一个工件的喷墨、检测、UV固化，两边交替工作，从而提交作业效率。

进一步，在本发明第一方面的一些实施例中，运动平台700的上方设置有对位机构710，与主控制器600通信连接，用于在主控制器600的指令下识别工件上的定位靶点以获取工件的位置及形状差异信息，便于运动平台700将工件移动到喷墨头100、第一曝光机构300、第二曝光机构400等模块的准确工作位置，并基于具体工件形状实施精准作业。可以理解的是，对位机构710可采用CCD自动对位系统，或其他现有对位系统。

为了防止运动平台700上的工件发送窜动，在本发明第一方面的一些实施例，运动平台700上还设置有吸板机构720，与主控制器600通信连接，当工件到位以后便利用吸力将工件吸附于运动平台700，从而保持工件的在运动平台上的位置固定，吸板机构720优选采用真空吸附头，利用大气压将工件紧紧吸附在运动平台上，当然，也可以采用电磁铁等其他吸附装置。可以理解的是，吸板机构720仅作为工件固定的一种较为高效简洁的实施方式，也可以采用其他机械固定装置，如螺栓、锁扣、压盖、夹具等实施方式。

此外，基于油墨的固化和曝光对于温度具有一定的敏感性，在本发明第一方面的一些实施例，还包括与主控制器600通信连接的温控系统800，温控系统800用于调节阻焊加工系统内的工作环境温度，确保阻焊加工系统内的工作环境温度在最佳的温度区间内。需要指出的是，温控系统800包括但不限于空调、暖风机、电热器或温控水箱等温控装置。

为了便于操作和查看工作状态，在本发明第一方面的一些实施例中，还包括与主控制器600通信连接的人机交互模块900，人机交互模块900用于接受用户指令，展示设备状态、信息。可以理解的是，人机交互模块900可以是安装在系统机架上的液晶显示屏或LED显示屏，也可以是与主控制器600通过有线或无线连接的笔记本电脑、平板电脑或智能手机。

进一步，在本发明第一方面的一些实施例中，还包括电控箱1000，用于为阻焊加工系统的各个模块分配电源和提供相应控制，确保喷墨头100、缺陷检测模块200、第一曝光机构300、第二曝光机构400、图像数据运算器500、主控制器600等模块有稳定的工作电压，电控箱1000还具备防浪涌、防过流、防雷击等安全保护功能。

如图6、图7所示，为本发明第二方面实施例的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工方法，应用于的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，包括以下步骤：

S1、由图像数据运算器500将目标图像转换成图像数据并分别输出给喷墨头100、缺陷检测模块200、第二曝光机构400；

S2、主控制器600控制喷墨头100在工件上按设定的图像数据进行大面积的数字化喷墨；

S3、缺陷检测模块200基于图像数据识别出工件进行数字化喷墨后的合格喷墨区域、缺陷喷墨区域，并反馈给主控制器600；

S4、主控制器600控制第一曝光机构300对合格喷墨区域进行大面积粗曝光；

S5、主控制器600控制第二曝光机构400按照图像数据对缺陷喷墨区域进行精细化数字曝光。

如上所述，本方案利用图像数据运算器与喷墨头100实施大面积的数字化喷墨，能够节省油墨材料，进而降低材料成本；凭借缺陷检测模块精准识别出缺陷喷墨区域，便于第一曝光机构300与第二曝光机构400分别实现大面积粗曝光、缺陷喷墨区域精细化数字曝光，既能兼顾了大面积曝光作业的高效率和高产能优势，又吸收了LDI精准曝光的高良率优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，其特征在于，包括：

喷墨头(100)，用于在工件上按设定的图像数据进行大面积的数字化喷墨；

缺陷检测模块(200)，用于识别出所述工件进行数字化喷墨后的合格喷墨区域、缺陷喷墨区域；

第一曝光机构(300)，用于针对所述合格喷墨区域进行大面积粗曝光；

第二曝光机构(400)，用于按照所述图像数据对所述缺陷喷墨区域进行精细化数字曝光；

图像数据运算器(500)，其输出端分别与所述喷墨头(100)、缺陷检测模块(200)、第二曝光机构(400)通过数据线连接，用于将目标图像转换成所述图像数据进行输出；

主控制器(600)，分别与所述喷墨头(100)、缺陷检测模块(200)、第一曝光机构(300)、第二曝光机构(400)、图像数据运算器(500)通信连接，用于控制所述喷墨头(100)和图像数据运算器(500)的工作，并根据所述缺陷检测模块(200)反馈的信息分别控制所述第一曝光机构(300)与第二曝光机构(400)的曝光作业。

2.根据权利要求1所述的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，其特征在于：所述第一曝光机构(300)采用UV光源、大面积平行光源或扫描式光源。

3.根据权利要求1所述的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，其特征在于：所述第二曝光机构(400)包括激光源(410)、照明模组(420)、DLP图像控制器(430)、DMD模组(440)、投影模组(450)，所述激光源(410)、照明模组(420)、DMD模组(440)、投影模组(450)沿投影光路依次设置，所述激光源(410)与所述主控制器(600)通信连接，所述DLP图像控制器(430)分别与所述图像数据运算器(500)、DMD模组(440)连接以用于根据所述图像数据控制所述DMD模组(440)的动作。

4.根据权利要求1所述的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，其特征在于：还包括运动平台(700)，与所述主控制器(600)通信连接，用于带动所述工件在所述喷墨头(100)、第一曝光机构(300)、第二曝光机构(400)的工作平面移动。

5.根据权利要求4所述的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，其特征在于：所述运动平台(700)的上方设置有对位机构(710)，与所述主控制器(600)通信连接，用于识别所述工件上定位靶点以获取所述工件的位置及形状差异信息。

6.根据权利要求4或5所述的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，其特征在于：所述运动平台(700)上还设置有吸板机构(720)，与所述主控制器(600)通信连接，用于将所述工件吸附于所述运动平台(700)。

7.根据权利要求1所述的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，其特征在于：还包括与所述主控制器(600)通信连接的温控系统(800)，所述温控系统(800)用于调节所述阻焊加工系统内的工作环境温度。

8.根据权利要求1所述的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，其特征在于：还包括与所述主控制器(600)通信连接的人机交互模块(900)，所述人机交互模块(900)用于接受用户指令，展示设备状态、信息。

9.根据权利要求1所述的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，其特征在于：还包括电控箱(1000)，用于为所述阻焊加工系统的各个模块分配电源和提供相应控制。

10.一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工方法，其特征在于：应用于权利要求1至9任一所述的一种采用数字喷墨和组合曝光的阻焊加工系统，包括以下步骤

由图像数据运算器(500)将目标图像转换成图像数据并分别输出给喷墨头(100)、缺陷检测模块(200)、第二曝光机构(400)；

主控制器(600)控制喷墨头(100)在工件上按设定的所述图像数据进行大面积的数字化喷墨；

缺陷检测模块(200)基于所述图像数据识别出所述工件进行数字化喷墨后的合格喷墨区域、缺陷喷墨区域，并反馈给主控制器(600)；

主控制器(600)控制第一曝光机构(300)对所述合格喷墨区域进行大面积粗曝光；

主控制器(600)控制第二曝光机构(400)按照所述图像数据对所述缺陷喷墨区域进行精细化数字曝光。

Images