CN117464893A - 一种pdms薄膜成型模具及pdms薄膜制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PDMS薄膜成型模具及PDMS薄膜制备方法,涉及PDMS薄膜成型技术领域,模具从下到上包括依次叠放的底板、板框和顶板。板框内放置有中板,中板厚度小于板框厚度,中板与顶板之间的间隙用于浇筑PDMS预聚物与交联剂的混合剂;底板、板框及顶板对应位置设有多个销孔,用于插入定位销;底板、中板及顶板对应位置设有多个针孔,用于插入钢针,所述混合剂在加热固化成PDMS薄膜的过程中,钢针用于在PDMS薄膜上形成通孔。本方案可以制备柱形通孔,可实现大厚度的PDMS薄膜通孔的制备,能达到较大的厚径比;可以通过调节板框和中板尺寸来改变膜厚、调节钢针的直径来改变通孔的孔径,实用性较强;模具成本低,不需要昂贵的设备。
Description
技术领域
本发明涉及PDMS薄膜成型技术领域,尤其涉及一种PDMS薄膜成型模具及PDMS薄膜制备方法。
背景技术
柔性印刷电路以其柔性、轻、薄的特点被广泛应用于电子器件中。PDMS(polydimethylsiloxane,聚二甲基硅氧烷)弹性体由于其可拉伸和弯曲特性,以及优异的生物相容性,常应用于柔性印刷电路中。随着电子设备的小型化,需要把电路板做成双面板或多层板来减小面积,双面板两面布线的互连,必须要在两面间设置适当的电路连接,这种电路间的连接桥梁叫做通孔,因此制作PDMS双面板或多层板时,必须在PDMS薄膜上制备出质量优异的通孔。
现有技术中,PDMS薄膜通孔制造的方法有很多,但都有其缺点:如使用激光加工的孔多为锥形孔,而且激光设备价格昂贵;使用光刻胶制备通孔时,PDMS的厚度往往会受到限制。
发明内容
为解决现有技术不足,本发明提供一种PDMS薄膜成型模具及PDMS薄膜制备方法,成本低,且PDMS薄膜上的通孔为柱形。
为了实现本发明的目的,拟采用以下方案:
一种PDMS薄膜成型模具,包括从下到上依次叠放的底板、板框和顶板。
板框内放置有中板,中板厚度小于板框厚度,中板与顶板之间的间隙用于浇筑PDMS预聚物与交联剂的混合剂;
底板、板框及顶板对应位置设有多个销孔,用于插入定位销;
底板、中板及顶板对应位置设有多个针孔,用于插入钢针,钢针用于在所述混合剂加热固化成PDMS薄膜的过程中,在PDMS薄膜上形成通孔。
进一步的,还包括操作台及设于其顶部的直线输送机构、对中机构和升降机构,直线输送机构连接基座,用于将基座从输送起始端依次移动至对中机构处、升降机构处,底板、板框、中板叠放于基座上,对中机构用于使底板、板框与基座对齐,多个定位销设于基座内,基座内设有顶升机构,用于使多个定位销插入对应的销孔,多个钢针设于顶板,升降机构连接顶板,用于将多个钢针插入对应的针孔,将顶板覆盖于板框。
进一步的,对中机构包括电机和两组轴对称的对中组件,电机设于支架,其输出轴连接有转动杆,转动杆的两端分别铰接有一个拉杆,两个拉杆中心对称,每个对中组件包括支撑座、滑板和两个对齐件,支撑座顶部设有两个导向轨,滑板滑动设于两个导向轨上,拉杆铰接对应的滑板,两个对齐件对称设于滑板两端的底部,每个对齐件包括弹簧、L型板和两个圆柱,L型板的直角处设有立柱,立柱转动连接于滑板,两个圆柱顶部分别转动连接于L型板的两支段,L型板其中一支段顶部设有第一柱体,所述其中一支段位于另一支段与支撑座之间,滑板底部设有第二柱体,第一柱体与第二柱体通过弹簧连接,弹簧自然状态下,用于使L型板的内直角朝向操作台长轴所在方向。
进一步的,滑板底部还设有第三柱体,第三柱体位于L型板外侧,用于截停所述另一支段。
进一步的,通孔的孔径为300μm、500μm、800μm其中一种或多种。
一种PDMS薄膜制备方法,采用所述的PDMS薄膜成型模具,包括以下步骤:
S1、将重量比8-12:1的PDMS预聚物与交联剂混合、搅拌、抽真空,得到混合剂;
S2、在输送起始端,将底板、板框、中板叠放于基座上;
S3、利用直线输送机构将基座输送至对中机构处,利用对中机构使底板、板框与基座三者对齐;
S4、基座内的顶升机构使多个定位销插入对应的销孔;
S5、对中机构释放基座后,利用直线输送机构将基座输送至升降机构处,浇筑混合剂,利用升降机构将多个钢针插入对应的针孔,并将顶板覆盖于板框;
S6、所述混合剂50℃-100℃加热固化1.5h-3h,得到PDMS薄膜;
S7、利用升降机构使顶板向上复位,利用直线输送机构使基座返回至输送起始端,利用顶升机构使多个定位销缩至基座内;
S8、拆模具并脱膜。
进一步的,S3中,电机驱动转动杆,以使两个滑板聚拢,当所述其中一支段的圆柱接触基座、底板或板框其中一个时,滑板继续移动会促使L型板发生转动,直至所述另一支段的圆柱接触基座、底板和板框的侧壁,此时完成对齐。
进一步的,步骤S1中,PDMS预聚物与交联剂重量比10:1。
进一步的,步骤S6中,所述混合剂65℃加热固化2h。
进一步的,PDMS薄膜的厚度为500μm-1000μm,通孔的孔径为300μm-800μm。
本发明的有益效果在于:
1、可以制备柱形通孔,可实现大厚度的PDMS薄膜通孔的制备,能达到较大的厚径比;可以通过调节板框和中板尺寸来改变膜厚、调节钢针的直径来改变通孔的孔径,实用性较强;模具成本低,不需要昂贵的设备;
2、可以自动将底板、板框对齐,自动将多个定位销插入对应的销孔,模具内部浇筑混合剂后,还可以自动将多个钢针插入对应的针孔,并将顶板覆盖于板框,整个过程节省了人工,提高了PDMS薄膜的加工速率。
附图说明
图1为实施例1的模具纵向剖视图;
图2为实施例1的模具结构爆炸图;
图3为实施例1的模具结构图;
图4为实施例1的对齐件结构图;
图5为实施例1的对中机构仰视图;
图6为实施例1的对中机构和基座仰视图一;
图7为实施例1的对中机构和基座仰视图二;
图8为实施例1的对中机构和基座仰视图三;
图9为实施例1的基座与升降机构结构图;
图10为实施例2的制备方法流程图;
附图标记:底板-11、板框-12、顶板-13、中板-14、定位销-15、钢针-16、操作台-2、基座-21、直线输送机构-3、对中机构-4、电机-41、支架-411、转动杆-42、拉杆-43、支撑座-44、导向轨-441、滑板-45、第三柱体-451、弹簧-461、L型板-462、圆柱-463、立柱-464、升降机构-5。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示,本实施例提供了一种PDMS薄膜成型模具,包括从下到上依次叠放的底板11、板框12和顶板13。
具体的,板框12内放置有中板14,中板14厚度小于板框12厚度,中板14与顶板13之间的间隙尺寸为500μm-1000μm,该间隙用于浇筑PDMS预聚物与交联剂的混合剂。
具体的,底板11、板框12及顶板13对应位置设有多个销孔,销孔用于插入定位销15,底板11、中板14及顶板13对应位置设有多个针孔,用于插入钢针16,在所述混合剂在加热固化成PDMS薄膜的过程中,钢针16用于在PDMS薄膜上形成通孔,通孔的孔径为300μm-800μm之间,根据实际需求选择对应尺寸的钢针16,比如300μm、500μm或800μm。
本实施例中,顶板13、中板14均为亚克力材质,底板11为环氧树脂材质,板框12和钢针16均为304不锈钢材质,定位销15为35钢材质,本实施例对以上材质的描述只是其中一种实现方式,并不是唯一限定。
本实施例具备以下优势:
1)可以制备柱形通孔,可实现大厚度的PDMS薄膜通孔的制备,能达到较大的厚径比,为后续制备以PDMS薄膜为基底的双面电路板做基础;
2)可以通过调节板框12和中板14尺寸来改变膜厚、调节钢针16的直径来改变通孔的孔径,实用性较强;
3)模具成本低,不需要昂贵的设备。
在制备PDMS薄膜时,考虑到底板11、板框12和顶板13需要频繁的拆卸和组装,为了解决这个问题,如图3所示,本实施例的模具还包括操作台2和设于其顶部的直线输送机构3、对中机构4和升降机构5。
其中,直线输送机构3沿操作台2长轴方向设置,直线输送机构3连接基座21,用于将基座21从输送起始端依次移动至对中机构4处、升降机构5处,基座21上用于叠放底板11、板框12、中板14。直线输送机构3为常规机构,实现的方式有很多,比如采用由油缸、气缸或液压驱动的伸缩杆,或采用转动电机和丝杆,或采用皮带轮和皮带,此处不再详细阐述。
其中,如图3、图9所示,对中机构4用于使底板11、板框12与基座21对齐,多个定位销15隐藏于基座21内,基座21内设有顶升机构,用于使多个定位销15插入对应的销孔,附图中并未展示顶升机构的结构及位置,需要说明的是:顶升机构的作用是调节多个定位销15的高度,所以顶升机构的实现方式有很多,比如采用由油缸、气缸或液压驱动的升降平台,多个定位销15设于升降平台顶部。
对中机构4具体实现方式如下:如图3-图5所示,包括电机41和两组对中组件,两组对中组件关于操作台2长轴对称,电机41设于支架411,电机41输出轴连接转动杆42中心,转动杆42的两端分别铰接有一个拉杆43,两个拉杆43关于电机41呈中心对称,每个对中组件包括支撑座44、滑板45和两个对齐件,支撑座44顶部设有两个导向轨441,滑板45滑动设于两个导向轨441上,滑板45滑动方向与操作台2长轴方向垂直,拉杆43一端铰接转动杆42,另一端铰接对应的滑板45,两个对齐件对称设于滑板45两端的底部,每个对齐件包括弹簧461、L型板462和两个圆柱463,L型板462的直角处设有立柱464,立柱464转动连接于滑板45,两个圆柱463顶部分别转动连接于L型板462的两支段,圆柱463顶面高于板框12顶面,圆柱463底面低于基座21顶面,L型板462其中一支段顶部设有第一柱体,滑板45底部设有第二柱体,第一柱体与第二柱体通过弹簧461连接,弹簧461自然状态下,用于使L型板462的内直角朝向操作台2长轴所在方向。
第一柱体、第二柱体的位置可以有多种设定,在本实施例中,具体设定如下:对于一个L型板462来说,所述其中一支段位于另一支段与支撑座44之间,也就是说,所述其中一支段更加靠近支撑座44,而第一柱体设于所述其中一支段;在图5视角中,第二柱体位于L型板462的内直角范围内。
对中机构4对齐原理如下:当直线输送机构3将基座21输送至对中机构4处,此时滑板45和L型板462的状态如图6所示;然后电机41驱动转动杆42,以使两个滑板45聚拢,当所述其中一支段的圆柱463接触基座21、底板11或板框12其中一个时,此时滑板45和L型板462的状态如图7所示;然后两个滑板45继续聚拢会促使L型板462发生转动,直至所述另一支段的圆柱463接触基座21、底板11和板框12的侧壁,此时完成底板11、板框12与基座21三者的对齐,滑板45和L型板462的状态如图8所示。
对中机构4复位原理如下:电机41反向驱动转动杆42,以使两个滑板45展开,在弹簧461收缩力的作用下,所述另一支段脱离底板11、板框12与基座21侧壁,而所述其中一支段始终紧贴底板11、板框12与基座21端部,直到变成图7中的状态;为了截停L型板462,防止L型板462过度转动,影响功能正常使用,本实施例在滑板45底部还设有第三柱体451,第三柱体451位于L型板462外侧,用于截停所述另一支段,在图7中,电机41继续反向驱动转动杆42,使两个滑板45继续展开,则所述其中一支段也会脱离底板11、板框12与基座21端部。
其中,如图9所示,此时底板11、板框12与基座21三者完成对齐,多个定位销15插入对应的销孔,接下来即将移动至升降机构5处。升降机构5连接顶板13,多个钢针16设于顶板13,升降机构5用于控制顶板13的高度,用于将多个钢针16插入对应的针孔,将顶板13覆盖于板框12。升降机构5为常规结构,比如由气缸、油缸或液压驱动的升降杆,此处不再详细阐述。
为了便于安装、拆卸或更换顶板13及其上的钢针16,顶板13通过螺钉连接于升降机构5。
综上,本实施例可以自动将底板11、板框12对齐,自动将多个定位销15插入对应的销孔,模具内部浇筑混合剂后,还可以自动将多个钢针16插入对应的针孔,并将顶板13覆盖于板框12,整个过程降低了人工依赖程度,相比于人工组装模具,本实施例提高了PDMS薄膜加工速率。
实施例2
如图10所示,本实施例提供一种PDMS薄膜制备方法,采用实施例1中的PDMS薄膜成型模具,包括以下步骤:
S1、将重量比8-12:1的PDMS预聚物与交联剂混合、搅拌、抽真空,抽1h真空,消除气泡,得到混合剂。
S2、在输送起始端,将底板11、板框12、中板14叠放于基座21上,这个过程中不要求严格叠放整齐,如图3中的状态,底板11、板框12稍微错位,不影响对中机构4的对齐过程即可。
S3、利用直线输送机构3将基座21输送至对中机构4处,电机41驱动转动杆42,以使两个滑板45聚拢,当所述其中一支段的圆柱463接触基座21、底板11或板框12其中一个时,滑板45继续移动会促使L型板462发生转动,直至所述另一支段的圆柱463接触基座21、底板11和板框12的侧壁,此时完成对齐。
S4、基座21内的顶升机构使多个定位销15插入对应的销孔;
S5、对中机构4复位并释放基座21后,利用直线输送机构3将基座21输送至升降机构5处;浇筑混合剂后,利用升降机构5将多个钢针16插入对应的针孔,并将顶板13覆盖于板框12。
S6、所述混合剂50℃-100℃加热固化1.5h-3h,得到PDMS薄膜。
S7、利用升降机构5使顶板13向上复位,利用直线输送机构3使基座21返回至输送起始端,利用顶升机构使多个定位销15缩至基座21内。
S8、拆开底板11、板框12、中板14,并脱膜。
步骤S1中,PDMS预聚物与交联剂重量比为8:1、10:1、12:1其中一种。
步骤S6中,所述混合剂65℃加热固化2h,得到PDMS薄膜,PDMS薄膜的厚度为500μm-1000μm,通孔的孔径为300μm-800μm。
以上实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点,并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解,在不脱离本发明的范围情况下,对本发明进行的各种改变或同等替换,均属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种PDMS薄膜成型模具,其特征在于,包括从下到上依次叠放的底板(11)、板框(12)和顶板(13);
板框(12)内放置有中板(14),中板(14)厚度小于板框(12)厚度,中板(14)与顶板(13)之间的间隙用于浇筑PDMS预聚物与交联剂的混合剂;
底板(11)、板框(12)及顶板(13)对应位置设有多个销孔,用于插入定位销(15);
底板(11)、中板(14)及顶板(13)对应位置设有多个针孔,用于插入钢针(16),钢针(16)用于在所述混合剂加热固化成PDMS薄膜的过程中,在PDMS薄膜上形成通孔。
2.根据权利要求1所述的PDMS薄膜成型模具,其特征在于,还包括操作台(2)及设于其顶部的直线输送机构(3)、对中机构(4)和升降机构(5),直线输送机构(3)连接基座(21),用于将基座(21)从输送起始端依次移动至对中机构(4)处、升降机构(5)处,底板(11)、板框(12)、中板(14)叠放于基座(21)上,对中机构(4)用于使底板(11)、板框(12)与基座(21)对齐,多个定位销(15)设于基座(21)内,基座(21)内设有顶升机构,用于使多个定位销(15)插入对应的销孔,多个钢针(16)设于顶板(13),升降机构(5)连接顶板(13),用于将多个钢针(16)插入对应的针孔,将顶板(13)覆盖于板框(12)。
3.根据权利要求2所述的PDMS薄膜成型模具,其特征在于,对中机构(4)包括电机(41)和两组轴对称的对中组件,电机(41)设于支架(411),其输出轴连接有转动杆(42),转动杆(42)的两端分别铰接有一个拉杆(43),两个拉杆(43)中心对称,每个对中组件包括支撑座(44)、滑板(45)和两个对齐件,支撑座(44)顶部设有两个导向轨(441),滑板(45)滑动设于两个导向轨(441)上,拉杆(43)铰接对应的滑板(45),两个对齐件对称设于滑板(45)两端的底部,每个对齐件包括弹簧(461)、L型板(462)和两个圆柱(463),L型板(462)的直角处设有立柱(464),立柱(464)转动连接于滑板(45),两个圆柱(463)顶部分别转动连接于L型板(462)的两支段,L型板(462)其中一支段顶部设有第一柱体,所述其中一支段位于另一支段与支撑座(44)之间,滑板(45)底部设有第二柱体,第一柱体与第二柱体通过弹簧(461)连接,弹簧(461)自然状态下,用于使L型板(462)的内直角朝向操作台(2)长轴所在方向。
4.根据权利要求3所述的PDMS薄膜成型模具,其特征在于,滑板(45)底部还设有第三柱体(451),第三柱体(451)位于L型板(462)外侧,用于截停所述另一支段。
5.根据权利要求1所述的PDMS薄膜成型模具,其特征在于,通孔的孔径为300μm、500μm、800μm其中一种或多种。
6.一种PDMS薄膜制备方法,其特征在于,采用如权利要求4所述的PDMS薄膜成型模具,包括以下步骤:
S1、将重量比8-12:1的PDMS预聚物与交联剂混合、搅拌、抽真空,得到混合剂;
S2、在输送起始端,将底板(11)、板框(12)、中板(14)叠放于基座(21)上;
S3、利用直线输送机构(3)将基座(21)输送至对中机构(4)处,利用对中机构(4)使底板(11)、板框(12)与基座(21)三者对齐;
S4、基座(21)内的顶升机构使多个定位销(15)插入对应的销孔;
S5、对中机构(4)释放基座(21)后,利用直线输送机构(3)将基座(21)输送至升降机构(5)处,浇筑混合剂,利用升降机构(5)将多个钢针(16)插入对应的针孔,并将顶板(13)覆盖于板框(12);
S6、所述混合剂50℃-100℃加热固化1.5h-3h,得到PDMS薄膜;
S7、利用升降机构(5)使顶板(13)向上复位,利用直线输送机构(3)使基座(21)返回至输送起始端,利用顶升机构使多个定位销(15)缩至基座(21)内;
S8、拆模具并脱膜。
7.根据权利要求6所述的PDMS薄膜制备方法,其特征在于,S3中,电机(41)驱动转动杆(42),以使两个滑板(45)聚拢,当所述其中一支段的圆柱(463)接触基座(21)、底板(11)或板框(12)其中一个时,滑板(45)继续移动会促使L型板(462)发生转动,直至所述另一支段的圆柱(463)接触基座(21)、底板(11)和板框(12)的侧壁,此时完成对齐。
8.根据权利要求6所述的PDMS薄膜制备方法,其特征在于,步骤S1中,PDMS预聚物与交联剂重量比10:1。
9.根据权利要求6所述的PDMS薄膜制备方法,其特征在于,步骤S6中,所述混合剂65℃加热固化2h。
10.根据权利要求6所述的PDMS薄膜制备方法,其特征在于,PDMS薄膜的厚度为500μm-1000μm,通孔的孔径为300μm-800μm。
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