3D印表機及利用3D印表機列印電路板的方法與流程
2023-06-10 12:46:11 3
本發明涉及一種3D印表機及利用3D印表機列印一電路板的方法。
背景技術：
：3D列印，即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。3D列印通常是採用數位技術材料印表機來實現的。常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型，後逐漸用於一些產品的直接製造，已經有使用這種技術列印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建築、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍枝以及其他領域都有所應用。電路板可稱為印刷線路板或印刷電路板，英文名稱為（PrintedCircuitBoard）PCB。電路板系統分類為以下三種：單面板Single-SidedBoards單面板在設計線路上有許多嚴格的限制（因為只有一面，布線間不能交而必須繞獨自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。雙面板Double-SidedBoards這種電路板的兩面都有布線。不過要用上兩面的導線，必須要在兩面間有適當的電路連接才行。這種電路間的橋梁叫做導孔（via）。導孔是在PCB上，充滿或塗上金屬的小洞，它可以與兩面的導線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍，而且因為布線可以互相交錯（可以繞到另一面），它更適合用在比單面板更複雜的電路上。在較複雜的應用需求時，電路可以被布置成多層的結構並壓合在一起，並在層間布建通孔電路連通各層電路。銅箔基板先裁切成適合加工生產的尺寸大小。基板壓膜前通常需先用刷磨、微蝕等方法將板面銅箔做適當的粗化處理，再以適當的溫度及壓力將幹膜光阻密合貼附其上。將貼好幹膜光阻的基板送入紫外線曝光機中曝光，光阻在底片透光區域受紫外線照射後會產生聚合反應（該區域的幹膜在稍後的顯影、蝕銅步驟中將被保留下來當作蝕刻阻劑），而將底片上的線路影像移轉到板面幹膜光阻上。撕去膜面上的保護膠膜後，先以碳酸鈉水溶液將膜面上未受光照的區域顯影去除，再用鹽酸及雙氧水混合溶液將裸露出來的銅箔腐蝕去除，形成線路。最後再以氫氧化鈉水溶液將功成身退的幹膜光阻洗除。對於六層（含）以上的內層線路板以自動定位衝孔機衝出層間線路對位的鉚合基準孔。為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。如此，採用傳統的製作PCB的方法過程繁瑣，且採用的化合物對人體會造成一定的傷害。技術實現要素：鑑於以上內容，有必要提供一種能列印電路板的3D印表機。一種3D印表機，包括有傳送帶及位於所述傳送帶上的列印裝置組合，所述傳送帶上安裝有託盤，所述託盤上設有感應器，所述感應器用於感應所述託盤上是否固定有電路板，並在感應到電路板置於託盤上時發送感應信號至驅動裝置，所述傳送帶用於受驅動裝置驅動而帶動所述託盤位於所述列印裝置組合中的每一列印裝置處，以供每一列印裝置列印電路板。進一步地，所述列印裝置組合包括有打孔裝置、線路圖列印裝置、綠油阻焊層列印裝置、白油文字及標記列印裝置及錫液列印裝置，所述打孔裝置用於為所述電路板打孔，所述線路圖列印裝置用於列印電路板的線路圖，所述綠油阻焊層列印裝置用於列印電路板的綠油阻焊層圖形，所述白油文字及標記列印裝置用於列印電路板的文字與標記，所述錫液列印裝置用於為所述電路板上錫。進一步地，所述線路圖列印裝置使用的耗材為導電膠水或導電墨水。進一步地，所述3D印表機包括有一進料裝置，所述進料裝置包括有進料盒及設於進料盒上的齒輪，所述進料盒用於收容電路板，所述齒輪用於將電路板置於所述託盤上。進一步地，所述齒輪設於所述進料盒的兩相對側面上。進一步地，所述3D印表機還包括有一翻面裝置，所述翻面裝置用於翻轉電路板。進一步地，所述翻面裝置包括有一固定杆、一能夠轉動的第一爪牙及一能夠轉動的第二爪牙，所述第一爪牙與第二爪牙分別連接於固定杆的兩端。進一步地，所述3D印表機還包括有一絕緣粘合劑刷，所述絕緣粘合劑用於塗抹絕緣粘合劑在電路板上。一種利用3D印表機製作電路板的方法，包括以下步驟：一位於傳送帶上的一託盤固定電路板；一感應器發送一感應信號至驅動裝置；所述傳送帶轉動而帶動託盤位於列印裝置組合中的每一列印裝置處；及列印電路板。進一步地，所述列印裝置組合的一打孔裝置為所述電路板打孔，所述列印裝置組合中的一線路圖列印裝置列印電路板的線路圖，所述列印裝置組合的一綠油阻焊層列印裝置列印電路板的綠油阻焊層圖形，所述列印裝置組合中的一白油文字及標記列印裝置列印電路板的文字與標記，所述列印裝置組合中的一錫液列印裝置為所述電路板上錫。與現有技術相比，在上述3D印表機及利用所述3D印表機列印電路板的方法中，感應器感應到託盤上電路板置於託盤上時發送感應信號至驅動裝置，所述傳送帶即可帶動所述託盤位於所述列印裝置組合中的每一列印裝置處，讓每每一列印裝置自動列印電路板。如此，整個列印過程非常簡單，且不用人為地去列印電路板，亦減少了對人體的傷害。附圖說明圖1是本發明3D印表機的一較佳實施方式的一立體圖。圖2是圖1中3D印表機中的II部分的一放大圖。圖3是圖1中3D印表機中的III部分的一放大圖。圖4是圖1中3D印表機中的一翻面裝置的一立體圖，其中，翻面裝置的一第一爪牙抓取一電路板。圖5與圖4相似，其中，所述第一爪牙翻轉所述電路板。圖6與圖4相似，其中，所述翻面裝置的一第二爪牙抓取所述電路板。圖7是本發明3D印表機的一用戶使用界面的一示意圖。圖8是本發明3D印表機列印電路板50的方法流程圖。主要元件符號說明3D印表機100從傳送帶10進料裝置11進料盒112齒輪114打孔裝置12第一線路圖列印裝置13第一絕緣粘合劑刷14翻面裝置15固定杆151第一爪牙153第二爪牙155第二線路圖列印裝置16第二絕緣粘合劑刷17中間傳送帶20主傳送帶30壓合器31綠油阻焊層列印裝置33白油文字及標記列印裝置35錫液列印裝置37託盤40第一感應器41第二感應器43電路板50上層51底層53出貨口60如下具體實施方式將結合上述附圖進一步說明本發明。具體實施方式在下列敘述中，各式特定細節系用以提供本發明實施例的通盤了解。本發明將配合其較佳實施例與後附的圖式詳述於下，應理解的是本發明中所有較佳實施例僅為例示之用，並非用以限制本發明。熟之該項技術者亦應理解，本發明的實施不須一或多特定細節，或其他特定方法。本發明可以應用於各種3D印表機，以下做一說明。請參閱圖1，在一實施方式中，一3D印表機100包括有至少一從傳送帶10、至少一中間傳送帶20、及一主傳送帶30。在一實施方式中，所述至少一從傳送帶10的數量為3個，當然，還可以設置多個（圖未示）。所述三從傳送帶10並列排列在一起，其延伸方便大致垂直於每一中間傳送帶20的延伸方向。每一從傳送帶10、每一中間傳送帶20及所述主傳送帶30上間隔設置有多個能夠自由收縮的託盤40。每一託盤40用於固定一電路板50。一第一感應器41及一第二感應器43設置在每一託盤40上（見圖2）。所述第一感應器41用於感應所述電路板50是否落入所述託盤40中。所述託盤40在電路板50未落入時處於一張開狀態，當第一感應器41感應到所述電路板50落入所述託盤40中時，所述託盤40的四角開始收縮，直到所述託盤40能夠夾緊所述電路板50。所述第二感應器43用於感應所述託盤40的位置。當託盤40被至少一從傳送帶10、至少一中間傳送帶20、或主傳送帶30傳送到一預定工作站位置時，所述第二感應器43發送一停止信號至一驅動器（圖未示）而讓所述驅動器停止運行至少一從傳送帶10、至少一中間傳送帶20、或主傳送帶30。在一實施方式中，所述驅動器可為一步進電機。當所述託盤40在預定工作站位置完成相應的工作流程後，所述第二感應器43發送一啟動信號至所述驅動器，而讓所述驅動器運行所述至少一從傳送帶10、至少一中間傳送帶20、或主傳送帶30，從而讓至少一從傳送帶10、至少一中間傳送帶20、或主傳送帶30上的託盤40帶動電路板50運行到下一工作站。每一從傳送帶10上安裝有一進料裝置11、一打孔裝置12、一第一線路圖列印裝置13、一第一絕緣粘合劑刷14、一翻面裝置15、一第二線路圖列印裝置16及一第二絕緣粘合劑刷17。在一實施方式中，所述進料裝置11、打孔裝置12、第一線路圖列印裝置13、第一絕緣粘合劑刷14、翻面裝置15、第二線路圖列印裝置16及第二絕緣粘合劑刷17依次排列。所述進料裝置11包括有一進料盒112及若干設於所述進料盒112上的齒輪114。每一齒槽114的深度可根據電路板50的厚度做相應的調整。在一實施方式中，所述若干齒輪114為4個，兩個齒輪114安裝於所述進料盒112的一第一側面上，另外兩個齒輪114安裝於所述進料盒112的一與第一側面相對的第二側面上。安裝於同一側面上的兩個齒輪114是由同一軸連接，該軸的兩端連接有可移動的導軌（圖未示）。在一實施方式中，連接第一側面上兩齒輪114的導軌與連接第二側面上兩齒輪114的導軌的長度相同，且相同位置的刻度亦相同。這樣，可根據導軌行的刻度確定兩個軸的位置來確定齒輪的位置，從而確定電路板50的形狀及大小。在一實施方式中，所述四個齒輪114的轉動方向一致，並同步轉動，當所述齒輪114每轉動一步，卡在所述齒輪114上的電路板50就會自動地落在對應的從傳送帶10的託盤40上，這時，下一電路板50即可卡在所述齒輪114上，等待下一次的齒輪114轉動。請一起參閱圖3，所述打孔裝置12用於為在所述電路板50上打孔。例如，所述打孔裝置12可以開插件孔，也可開埋孔等。所述打孔裝置12的列印頭121可以根據列印需求在X軸、Y軸上自由移動。所述第一線路圖列印裝置13用於列印所述電路板50的一上層51的線路圖。在一實施方式中，所述第一線路圖列印裝置13使用的耗材為導電膠水或導電墨水。該導電膠水主要由樹脂基體、導電粒子、分散添加劑、助劑等組成，該導電墨水為直徑小於0.1微米的銀納米粒子溶解於含有聚合物膠乳的特殊溶劑，墨水乾燥後數秒便會產生導電性。可以理解，根據導電膠水或導電墨水的粘稠度，改變所述第一線路圖列印裝置13的列印頭131一定的氣壓，即可調節電路板50上的線路的粗細。另外，亦可在所述導電膠水或導電墨水中添加色素，而使得電路板50上的線路清晰可見。請參閱圖1，所述第一絕緣粘合劑刷14用於將絕緣粘合劑塗抹在電路板50的上層51上，而為讓電路板50的上層51與一底層53相粘合做準備。當然，若所述電路板50為單面電路板，亦可省掉該第一絕緣粘合劑刷14而無需塗抹電路板50。所述翻面裝置15用於抓取所述電路板50並將所述電路板50翻轉180度後使電路板50的底層53位於上方。具體地，請參閱圖4-6，所述翻面裝置15包括有一固定杆151、一連接固定杆151的第一端的第一爪牙153及一連接固定杆151的第二端的第二爪牙155。當電路板50位於第一爪牙153下方時，所述第一爪牙153抓取所述電路板50並旋轉90度，所述第二爪牙153即可抓取電路板50並旋轉90度後將電路板50再次置放於從傳送帶10上。所述第二線路圖列印裝置16用於列印所述電路板50的底層53的線路圖。在一實施方式中，所述第二線路圖列印裝置16使用的耗材亦為導電膠水或導電墨水。所述第二絕緣粘合劑刷17用於將絕緣粘合劑塗抹在電路板50的底層53上，而為讓電路板50的上層51與一底層53能夠相粘合。每一中間傳送帶20用於接收每一從傳送帶10傳送過來的電路板50，並將其統一傳送至所述主傳送帶30上。所述主傳送帶30上安裝有一壓合器31、一綠油阻焊層列印裝置33、一白油文字及標記列印裝置35及一錫液列印裝置37。在一實施方式中，所述壓合器31、綠油阻焊層列印裝置33、白油文字及標記列印裝置35及錫液列印裝置37依次排列。所述壓合器31用於使所述電路板50的上層51與底層53相粘合。當然，若所述電路板50為單面電路板，亦可省掉該壓合器31。所述綠油阻焊層列印裝置33用於列印電路板50的綠油阻焊層圖形。在一實施方式中，所述綠油阻焊層列印裝置33的耗材為絕緣綠油或絕緣黑油等。所述白油文字及標記列印裝置35用於列印電路板50的文字與標記。在一實施方式中，所述白油文字及標記列印裝置35的耗材為絕緣白油等。所述錫液列印裝置37用於為所述電路板50上錫，以方便電子器件的焊接。在一實施方式中，所述錫液列印裝置37的耗材為錫液。一出貨口60設置在所述錫液列印裝置37的旁側。當所述電路板50完成上錫的動作時，即可由所述出貨口60滑出3D印表機100，而落入一收納裝置（圖未示）中。請參閱圖7，在列印電路板50之前，可將該3D印表機100的驅動軟體安裝於一3D印表機100內或一連接3D印表機100的電子裝置（圖未示）上。這樣，所述3D印表機100內或電子裝置的桌面上即可生成一可供用戶選擇的菜單頁面。在一實施方式中，所述3D印表機100年能夠將*.PCB、*.PWK、*.DXF等數據格式的文件自動轉化為GERBER檔，並分配給自己的每個列印裝置，這些軟體格式是用以下列軟體設計的數據：PAD2000、POWERPCB、PROTEL、CLIENT98等。該驅動程序會直接將PROTEL或POWERPCB等畫圖軟體作好的線路圖當自動分解為各個層的列印GERBER檔，並且將每個BERBER檔編號，發到此印表機的列印裝置組合，所述列印裝置組合可包括打孔裝置12、第一線路圖列印裝置13、第二線路圖列印裝置16、綠油阻焊層列印裝置33、白油文字及標記列印裝置35及錫液列印裝置37。例如：可以對每個託盤40上的感應器41、43進行編號，如，SensorA_1、SensorA_1、SensorA_2、SensorB_2、SensorA_3、SensorB_3…等，其中，SensorA_1、SensorA_1表示第一個託盤40上的兩感應器41、43，SensorA_2、SensorB_2代表第二個託盤40上的兩感應器41、43。如此，在分配任務時，可以是：上層51鑽孔（包括通孔，埋孔，肓孔）GERBER圖檔--分配至SensorB_2處列印裝置，即打孔裝置12處；上層51線路圖GERBER檔--分配至SensorB_3處列印裝置，即第一線路圖列印裝置13處；底層板53線路GERBER圖檔--分配至SensorB_6處列印裝置，即第二線路圖列印裝置16處。在一實施方式中，若電路板50為多層面板時，所述3D印表機100上的列印裝置可承擔多層上的列印任務，例如，所述打孔裝置12可承擔電路板50的第一層面的打孔任務，亦可承辦第二層面或第三層面的打孔任務。請參閱圖8，採用本發明3D印表機製作所述電路板50的方法可包括以下步驟，在本實施例中，以一託盤40及一電路板50為例。步驟801：所述進料裝置11的齒輪114受驅動裝置驅動而讓一電路板50落入至於進料裝置11正下方位置的託盤40內，所述託盤40的第一感應器41感應到電路板50落入託盤40中，而發送信號讓從傳送帶10轉動。步驟802：所述從傳送帶10轉動，直到第二感應器43感應到託盤40位於所述打孔裝置12的正下方時，所述第二感應器43通知驅動器而停止傳送帶10。所述打孔裝置12根據分配的任務為所述電路板50打孔，例如，開插件孔，埋孔等。步驟803：當所述打孔裝置12的打孔任務完成後，所述第二感應器43通知所述驅動器轉動所述傳送帶10，直到所述託盤40位於所述第一線路圖列印裝置13的正下方時，所述第二感應器43通知驅動器而停止傳送帶10。所述第一線路圖列印裝置13根據分配的任務為所述電路板50的一上層51的線路進行列印。步驟804：當所述第一線路圖列印裝置13的任務完成後，所述第二感應器43通知所述驅動器轉動所述傳送帶10，直到所述託盤40位於所述第一絕緣粘合劑刷14的正下方時，所述第二感應器43通知驅動器而停止傳送帶10。所述第一絕緣粘合劑刷14根據分配的任務為所述電路板50的上層51塗抹絕緣粘合劑。步驟805：當所述第一絕緣粘合劑刷14的任務完成後，所述第二感應器43通知所述驅動器轉動所述傳送帶10，直到所述託盤40位於所述翻面裝置15的正下方時，所述第二感應器43通知驅動器而停止傳送帶10。所述翻面裝置15抓取所述電路板50而將所述電路板50翻轉180度後使底層53朝上。步驟806：當所述翻面裝置15翻轉電路板50後，所述第二感應器43通知所述驅動器轉動所述傳送帶10，直到所述託盤40位於所述第二線路圖列印裝置16的正下方時，所述第二感應器43通知驅動器而停止傳送帶10。所述第二線路圖列印裝置16根據分配的任務所述電路板50的一底層53的線路進行列印。步驟807：當所述第二線路圖列印裝置16的任務完成後，所述第二感應器43通知所述驅動器轉動所述傳送帶10，直到所述託盤40位於所述第二絕緣粘合劑刷17的正下方時，所述第二感應器43通知驅動器而停止傳送帶10。第二絕緣粘合劑刷17根據分配的任務為所述電路板50的底層53塗抹絕緣粘合劑。步驟808：當所述第二絕緣粘合劑刷17的任務完成後，所述第二感應器43通知所述驅動器轉動所述傳送帶10，直到所述託盤40位於所述中間傳送帶20上，並傳送到壓合器31的正下方時，所述第二感應器43通知驅動器而停止傳送帶10。所述壓合器31即可粘合所述電路板50的上層51與底層53。步驟809：所述第二感應器43通知所述驅動器轉動所述傳送帶10，直到所述託盤40位於所述綠油阻焊層列印裝置33的正下方時，所述第二感應器43通知驅動器而停止傳送帶10。所述綠油阻焊層列印裝置33根據分配的任務列印電路板50的綠油阻焊層圖形。步驟810：當所述綠油阻焊層列印裝置33的任務完成後，所述第二感應器43通知所述驅動器轉動所述傳送帶10，直到所述託盤40位於所述白油文字及標記列印裝置35的正下方時，所述第二感應器43通知驅動器而停止傳送帶10。所述白油文字及標記列印裝置35根據分配的任務列印電路板50的文字與標記。步驟811：當白油文字及標記列印裝置35的任務完成後，所述第二感應器43通知所述驅動器轉動所述傳送帶10，直到所述託盤40位於所述錫液列印裝置37的正下方時，所述第二感應器43通知驅動器而停止傳送帶10。所述錫液列印裝置37根據分配的任務為所述電路板50上錫。步驟812：當所述錫液列印裝置37的任務完成後，所述電路板50即可落入收納裝置中，已完成列印。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護範圍。當前第1頁1 2 3