CN220947109U - 一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置，具体涉及LED芯片印刷领域，包括真空盒，真空盒的顶部固定安装有视觉识别摄像头，真空盒的内壁上开设有两个凹槽，两个凹槽内放置有同一个PCB板，真空盒内固定安装有加热器与真空泵，真空泵的排放端延伸至真空盒的外侧。本实用新型通过在PCB板的背面进行真空吸附，通过真空吸附力强制把PCB的曲翘量减小，这样保证PCB焊盘与钢网开口的精确定位；本实用新型通过设置了电加热装置和机器视觉装置，对同一批次的PCB板选取样板在加工前通过加热和机器视觉检测，通过电加热装置对PCB板进行加热，达到预定最佳温度范围后开启真空吸附和印刷，提高印刷环节PCB板焊盘对位的准确率。

Description

一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置

技术领域

本实用新型涉及LED芯片印刷技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置。

背景技术

LED芯片尺寸在100-200um，LED灯的点节距(Pitch)在0.5-1.0mm区间的称为“MiniLED”。为实现Mini LED的规模化应用，解决良品率低、制造效率低、成本高的问题，采用COB(chip on board)封装技术对LED芯片用集成封装方式代替单颗器件封装后再贴片的工艺，已经成为Mini LED的一种主流工艺技术。

基于COB封装的Mini LED显示模块，正面为LED芯片构成的像素点，背面布局IC驱动元件，最后将一个个COB显示模块拼接成需要大小的LED显示屏。COB封装减少了支架成本并简化了LED屏制造工艺。目前采用COB工艺流程的Mini LED焊接PAD设计尺寸已经达到100um×100um，间距60um，产品已经接近PCB常规HDI(高密度互联)厂设计能力极限，在贴装LED芯片之前需要印刷细间距焊膏。

PCB板由多层材料构成，包括基板、铜箔和焊盘等。由于不同材料的热膨胀系数不同，在加工温度产生变化时，各层材料的热膨胀引起的应力差异可能导致曲翘，例如当PCB在焊接过程中受热后迅速冷却，不同材料之间的热膨胀系数差异可能导致曲翘。因此在实际生产过程中PCB板会产生一定误差，而上述误差导致加工时无法满足Mini LED基板上的巨量的小型焊盘焊接的精确印刷，导致印刷对位不准，焊接缺陷多、加工成本高。

实用新型内容

本实用新型提供的一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置，所要解决的问题是：现有的锡膏印刷技术是在室温常压下进行印刷，对于已经发生曲翘的PCB没有矫正作用，且PCB除了曲翘引起的变形，制作过程也会因为热膨胀系数不匹配(CTE失配)引起的焊盘误差，无法满足Mini LED基板上的巨量小型焊盘的精确印刷，导致焊接缺陷多、加工成本高。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置，包括真空盒，真空盒的顶部固定安装有视觉识别摄像头，真空盒的内壁上开设有两个凹槽，两个凹槽内放置有同一个PCB板，真空盒内固定安装有加热器与真空泵，真空泵的排放端延伸至真空盒的外侧，真空盒的内壁上固定设置有固定板，固定板内开设有空腔，空腔的顶侧内壁上开设有多个等间距设置的通孔，真空泵的抽气端与空腔固定联通；

凹槽内安装有定位机构，定位机构包括定位座，定位座滑动设置在凹槽内。

在一个优选的实施方式中，定位座上转动设置有螺纹杆，螺纹杆与真空盒螺纹连接。

在一个优选的实施方式中，两个定位座相互远离的一侧均开设有安装槽，螺纹杆上固定套设有轴承的内圈，轴承的外圈与安装槽的内壁固定连接。

在一个优选的实施方式中，真空盒的侧壁上固定安装有加热器控制面板以及真空泵控制面板，加热器控制面板与加热器相适配，真空泵控制面板与真空泵相适配。

在一个优选的实施方式中，真空盒的顶部固定安装有安装架，视觉识别摄像头固定安装在安装架上。

在一个优选的实施方式中，真空盒的底部固定安装有四个防滑支腿，四个防滑支腿为两两对称设置。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型通过在PCB板的背面进行真空吸附，通过真空吸附力强制把PCB的曲翘量减小，这样保证PCB焊盘与钢网开口的精确定位。

2、本实用新型通过设置了电加热装置和机器视觉装置，对同一批次的PCB板选取样板在加工前通过加热和机器视觉检测，找到该批次板子焊盘整体误差最小的温度范围，通过电加热装置对PCB板进行加热，达到预定最佳温度范围后开启真空吸附和印刷，提高印刷环节钢网开口和PCB板焊盘对位的准确率。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型主视的剖视结构示意图。

图3为本实用新型的定位座与螺纹杆的立体结构示意图。

图4为本实用新型焊接采样点示意图。

附图标记为：1、真空盒；11、凹槽；2、安装架；21、视觉识别摄像头；3、PCB板；4、定位机构；41、定位座；42、螺纹杆；5、加热器；6、真空泵；7、加热器控制面板；8、真空泵控制面板；9、固定板；91、空腔；92、通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

参照说明书附图1-图2，一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置，包括真空盒1，真空盒1的顶部固定安装有视觉识别摄像头21，真空盒1的内壁上开设有两个凹槽11，两个凹槽11内放置有同一个PCB板3，真空盒1内固定安装有加热器5与真空泵6，真空泵6的排放端延伸至真空盒1的外侧，真空盒1的内壁上固定设置有固定板9，固定板9内开设有空腔91，空腔91的顶侧内壁上开设有多个等间距设置的通孔92，真空泵6的抽气端与空腔91固定联通；凹槽11内安装有定位机构4，定位机构4包括定位座41，定位座41滑动设置在凹槽11内。

需要说明的是，定位机构4可以采用气动驱动的方式，在真空盒1的两侧分别设置一个气缸，气缸安装在真空盒1上，通过气缸输出端的伸缩可以对PCB板3起到良好的夹持定位。

还需要说明的是，视觉识别摄像头21的数据输出端连接有机器视觉处理系统的数据输入端，机器视觉处理系统用于检测PCB板的测量结果计算采样焊盘的中心位置。

其具体实施场景具体为：在印刷加工前，选择某一批次的PCB板3，将该PCB板3通过凹槽11安装在真空盒1上进行预先测试，测试时，启动加热器5，加热器5会提高真空盒1内的温度，随着温度的传递使PCB板3温度升高，然后通过视觉识别摄像头21对PCB板3的表面进行识别，通过加热和机器视觉检测，检测出该批次PCB板3焊盘整体误差最小时所需的最佳温度范围，而当印刷加工时，通过定位机构4对PCB板3进行定位，启动加热器5，加热器5提高真空盒1内的温度至上述最佳温度范围值，使所需印刷加工的PCB板3处于最佳温度范围内，即PCB板3的焊盘整体无误差最小，而后启动真空泵6，真空泵6抽取空腔91内的空气，通过负压真空的方式对PCB板3进行夹持限位，实现调整PCB板3曲翘量的效果。

参照图3所示，由于定位机构4使用了两个电驱动机构，使用成本较高且不便操作，所以设计了一种新的定位机构4，具体是定位座41上转动设置有螺纹杆42，螺纹杆42与真空盒1螺纹连接。在需要对PCB板3定位时，只需转动螺纹杆42，螺纹杆42的转动由于与真空盒1螺纹连接的关系会一边转动一边移动，在螺纹杆42移动的过程中会带动定位座41移动，当定位座41对PCB板3起到稳定的夹持定位时即可停止转动螺纹杆42。

参照图3所示，两个定位座41相互远离的一侧均开设有安装槽，螺纹杆42上固定套设有轴承的内圈，轴承的外圈与安装槽的内壁固定连接，可以使螺纹杆42与定位座41之间的转动更加稳定。

参照图2所示，真空盒1的侧壁上固定安装有加热器控制面板7以及真空泵控制面板8，加热器控制面板7与加热器5相适配，真空泵控制面板8与真空泵6相适配，便于控制加热器5与真空泵6的启动与关闭。

参照图1所示，真空盒1的顶部固定安装有安装架2，视觉识别摄像头21固定安装在安装架2上，使视觉识别摄像头21的安装更加稳定

参照图1所示，真空盒1的底部固定安装有四个防滑支腿，四个防滑支腿为两两对称设置，对真空盒1起到稳定支撑的效果。

一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置的印刷方法，包括以下步骤：

S1：开机启动，将待印刷的Mini LED电路板样板通过送料机构送到带真空吸附和加热装置的装备上。

S2：以一定加热步骤对样板电路板进行加热，从室温开始，按照每5摄氏度的间隔开启加热，同时启动机器视觉装置对PCB板上的焊盘中心位置采样，升温到低于PCB的Tg(玻璃转化温度)五十摄氏度左右停止采样过程(常见PCB材料的Tg点为130-140摄氏度，过高的温度会影响锡膏的粘性和助焊剂挥发，根据每次加工的PCB材料确定各个加热点的温度)；

S3：采样点选取，选取PCB板四周、对角线和中心位置的焊盘不少于四十个作为焊盘位置采样点；

S4：焊盘中心位置计算，以机器视觉装置的测量结果计算采样焊盘的中心位置作为焊盘实际位置(Xi,Yi)；其中Xi,Yi为经机器视觉装置测量并计算得到的第i个焊盘中心位置坐标；

S5：单个焊盘位置误差Ei的计算：

(i＝1-40)

其中：Xi,Yi为第i个焊盘中心位置的视觉装置测量后计算的坐标；X,Y为第i个焊盘中心位置的理想坐标(来源于电路设计图)；

S6：样板PCB综合误差B(t)的计算：

(i＝1-40)

其中，B为对应温度t时样板PCB焊盘中心的综合误差；

S7：按照每5摄氏度为一个温度增加值，完成所有温度点对应的样板PCB综合误差B的测量和计算；

S8：确定最佳印刷温度To，样板PCB板焊盘中心综合误差B(t)最小时对应的温度t即为该批次PCB的最佳印刷温度To；

S9：该批次PCB加工，对于该批次待加工的PCB均可以以S8确定的最佳印刷温度To为加热温度对装置进行加热设置；依次对要加工的PCB进行真空吸附和加热，达到最佳温度时进行印刷，印刷后传送到后续贴片工位进行芯片贴装、回流焊接和AOI检测；重复完成整个批次PCB的印刷、贴片、回流焊接和AOI检测直至该批次加工完成。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置，其特征在于，包括真空盒(1)，所述真空盒(1)的顶部固定安装有视觉识别摄像头(21)，所述真空盒(1)的内壁上开设有两个凹槽(11)，两个所述凹槽(11)内放置有同一个PCB板(3)，所述真空盒(1)内固定安装有加热器(5)与真空泵(6)，所述真空泵(6)的排放端延伸至所述真空盒(1)的外侧，所述真空盒(1)的内壁上固定设置有固定板(9)，所述固定板(9)内开设有空腔(91)，所述空腔(91)的顶侧内壁上开设有多个等间距设置的通孔(92)，所述真空泵(6)的抽气端与所述空腔(91)固定联通；

所述凹槽(11)内安装有定位机构(4)，所述定位机构(4)包括定位座(41)，所述定位座(41)滑动设置在所述凹槽(11)内。

2.根据权利要求1所述的一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置，其特征在于：所述定位座(41)上转动设置有螺纹杆(42)，所述螺纹杆(42)与所述真空盒(1)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置，其特征在于：两个所述定位座(41)相互远离的一侧均开设有安装槽，所述螺纹杆(42)上固定套设有轴承的内圈，所述轴承的外圈与所述安装槽的内壁固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置，其特征在于：所述真空盒(1)的侧壁上固定安装有加热器控制面板(7)以及真空泵控制面板(8)，所述加热器控制面板(7)与所述加热器(5)相适配，所述真空泵控制面板(8)与所述真空泵(6)相适配。

5.根据权利要求1所述的一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置，其特征在于：所述真空盒(1)的顶部固定安装有安装架(2)，所述视觉识别摄像头(21)固定安装在所述安装架(2)上。

6.根据权利要求1所述的一种用于Mini LED电路板精密印刷的恒温真空装置，其特征在于：所述真空盒(1)的底部固定安装有四个防滑支腿，四个所述防滑支腿为两两对称设置。