一種基材的塞孔裝置及其應用的製作方法

2024-02-08 14:38:15

專利名稱：一種基材的塞孔裝置及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種塞孔裝置，更具體地說，尤其涉及一種微米級小孔徑基材的一種基材的塞孔裝置及其應用。
背景技術：
塞孔是將特定材料通過真空、輥壓或刮壓的方式注入基材內部的一種工藝，應用領域包括印刷電路板(PCB)及其表面組裝(SMT)、太陽能電極等。憑藉其易實現和低成本的特點，塞孔工藝成為孔和凹坑填平最常見的工藝手段之一。在PCB領域，隨著科技進步，電子設備向高速化、輕薄短小化轉變，使得PCB沿著高密度互聯技術道路發展，精細導線化、微小孔徑化成為未來主流，PCB板上的孔徑尺度迫切需要實現從毫米級向微米甚至納米級的轉變。目前材料表面成熟的塞孔工藝，主要是通過兩種方式實現其一為網板印刷法，該方法是於基材上敷設絲網或鋼網網板，並在網板上進行滾料塗布或刮料，塞孔材料透過網孔選擇性接觸凹坑。其二為滾送塗布塞孔法，滾送塗布輪將塞孔材料直接塗布於基材上，達到塞孔的目的。上述兩種方法在塞微米級小尺度孔徑時有其各自的缺陷。對於第一種方式，網孔的孔徑與基材凹坑相當，因而存在三個問題
1、網孔與凹坑對準困難，普通圖像對準系統中幾十微米的對準精度已經達到極限，因此網孔與凹坑的位置偏差能導致只有部分塞孔或者完全不能塞孔；
2、在絲網或鋼網表面開十幾到幾十微米的網孔非常困難；
3、絲網的網線有可能全部或者部分遮蔽凹坑，影響塞孔效果。對於第二種方式，因滾送塗布輪表面有一定程度的凹凸不平，若攜墨量較少的凸起部分接觸凹坑，則只有少量墨水進入被填凹坑，實現了部分塞孔。該兩種塞孔方式塞孔的效果並不理想，而且塗布在基材上的材料無法回收，這樣塞孔區域外汙染嚴重，需要清潔環節，耗費時間和成本。

發明內容
為了解決上述缺陷，本發明提出了一種基材的塞孔裝置及其應用。本發明的目的在於提供一種結構緊湊、塞孔效果好的基材的塞孔裝置。本發明的提出的技術方案是這樣實現的一種基材的塞孔裝置，包括用於放置待塞孔基材的支撐平臺，其中所述的支撐平臺上方設有豎直運動單元，豎直運動單元連接有水平驅動裝置，在豎直運動單元的自由端設有塞孔頭，所述塞孔頭的長度能覆蓋基材上所有待塞的孔與凹坑，所述的塞孔頭直接作用於基材表面進行塞孔，豎直運動單元提供塞孔頭緊貼基材的驅動力，水平驅動裝置提供下落的塞孔頭在基材表面前行的驅動力，兩個驅動力的合力促使被塞孔材料迅速進入孔與凹坑中。進一步地，所述的豎直運動單元由第一豎直運動單元和第二豎直運動單元組成，所述的塞孔頭包括主塞孔頭和副塞孔頭，所述的主塞孔頭設置在第一豎直運動單元的自由端，所述的副塞孔頭設置在第二豎直運動單元的自由端，且所述的主塞孔頭和副塞孔頭的塞孔方向相反。進一步地，所述的塞孔頭為柔性刮膠或鋼刮刀或二者的結合，且至少有一個塞孔頭其接觸基材的位置為銳利邊緣。進一步地，所述的支撐平臺(I)上方設有塞孔材料的補料機構(4)，所述補料機構
(4)為滴管結構或塗布機構。進一步地，所述的支撐平臺上設有塞孔材料的餘料回收機構。進一步地，所述的餘料回收機構為抽吸式餘料回收機構，所述的抽吸式餘料回收機構由設置在支撐平臺上的龍門架、設置在龍門架上的水平導向槽、設置在水平導向槽內的水平滑座、設置在水平滑座上的升降氣缸、固定在升降氣缸活塞杆末端的抽吸頭、設置在抽吸頭下端部的刮膠塊以及設置在抽吸頭上的負壓吸管組成；所述的龍門架設置在待塞孔 基材上方；所述的刮膠塊前端延伸至抽吸頭外，所述負壓吸管的吸料口設置在緊挨刮膠塊的下側邊的斜面上，所述的負壓吸管與外部吸料源管路連接，所述外部吸料源與補料機構管路連接。進一步地，所述的餘料回收機構為載料式餘料回收機構，所述的載料式餘料回收機構為可升降的載料板，在載料板上設有面積大於基材待塞孔區域面積的鏤空部，塞孔頭在鏤空部內工作。進一步地,所述載料板的厚度為O. 005mm 5mm。進一步地，所述的一種基材的塞孔裝置在可卷對卷間歇式塞孔或單片基材單獨塞孔上的應用。本發明的塞孔頭(3)的數量不限，可以為一個或者多個。本發明採用上述結構後，可以通過主、副兩個塞孔頭交替塞孔，實現ΙΟμπι以下微小尺度凹坑的徹底填滿。與現有技術相比，本發明具有下述的優點
(1)與網板印刷的方式相比，該本發明的裝置不需要添加圖像對準機構就能實現精確塞孔，同時不受網板製作工藝的限制；
(2)與滾送塗布塞孔的方式相比，本發明能在攜墨量較少的情況下，完成塞孔工作，而且能夠實現微小尺度的塞孔；
(3)餘料回收機構和自動補料機構使得塞孔材料在操作過程中得到了有效回收和及時補充，不需人為的幹預，提升了塞孔的效率，適合工業應用。


下面結合附圖中的實施例對本發明作進一步的詳細說明，但並不構成對本發明的任何限制。圖1是本發明實施例1的結構示意 圖2是本發明實施例1中抽吸式餘料回收機構的結構示意 圖3是圖2中抽吸頭部分的結構示意 圖4是本發明實施例2中載料式餘料回收機構的結構示意圖。圖中支撐平臺1、豎直運動單元2、第一豎直運動單元2a、第二豎直運動單元2b、塞孔頭3、王塞孔頭3a、副塞孔頭3b、銳利邊緣3c、補料機構4、抽吸式餘料回收機構7、龍門架7a、水平導向槽7b、水平滑座7c、升降氣缸7d、抽吸頭7e、刮膠塊7f、負壓吸管7g、吸料口7h、載料式餘料回收機構8、鏤空部8a。
具體實施例方式實施例1
參閱圖1至圖3所示，本發明的一種基材的塞孔裝置，包括用於放置待塞孔基材的支撐平臺1，在支撐平臺I上方設有豎直運動單元2，豎直運動單元2可以採用氣缸、液壓缸或伺服電機等升降驅動裝置，豎直運動單元2連接有水平驅動裝置，水平驅動裝置可以採用本領域常用的絲杆配合伺服電機的方式，也可以採用氣缸、液壓缸等伸縮帶動的方式。在本實施例中，豎直運動單元2為氣缸結構，水平驅動裝置為伺服電機驅動結構，在氣缸結構2的自由端設有塞孔頭3，氣缸結構2為塞孔頭3提供5 7kgf的下壓力，使塞孔頭3緊密接觸於基材的表面，並保證塞孔的效果。具體地,氣缸結構2由第一氣缸結構2a和第二氣缸結構2b組成,塞孔頭3包括主塞孔頭3a和副塞孔頭3b，其中此處所述的主塞孔頭3a和副塞孔頭3b只是為了敘述方便，保護範圍並不局限於塞孔頭的數量；所述的主塞孔頭3a設置在第一氣缸結構2a的自由端，所述的副塞孔頭3b設置在第二氣缸結構2a的自由端。所述的塞孔頭3可以為柔性刮膠或是鋼刮刀或是二者的結合，其中刮膠接觸基材的端部因形狀不同可分為圓頭刮膠、方頭刮膠、平頭刮膠或尖頭刮膠，其中方頭刮膠、平頭刮膠或尖頭刮膠有銳利邊緣。本實施例中，所述的主塞孔頭3a和副塞孔頭3b為厚7mm、寬35mm的平頭刮膠。此外在本實施例中,塞孔對象是單片基材,待塞孔區域是400mmX 400mm矩形區域，為使塞孔材料能夠覆蓋基材上所有孔與凹坑，平頭刮膠的長度為410mm。所述的主平頭刮膠3a和副平頭刮膠3b傾斜放置，與基材的傾角Θ分別為2(Γ85°的銳角和95 160°的鈍角。進一步地，主平頭刮膠3a和副平頭刮膠3b中下部與待塞孔基材接觸的位置均為銳利邊緣3c。銳利邊緣3c具有更大的推擠力，使塞孔材料能夠容易地進入填入微小尺度的孔和凹坑中，而且孔和凹坑以外95%以上區域是被刮膠刮乾淨的。塞孔材料不僅可以是導電漿料，也可以是其他種類的油墨，本實施例中使用的塞孔材料是彩色反光油墨。在支撐平臺I上設有彩色反光油墨餘料回收機構，在本實施例中，所述的彩色反 光油墨餘料回收機構為抽吸式餘料回收機構7，所述的抽吸式餘料回收機構7由設置在支撐平臺I上的龍門架7a、設置在龍門架7a上的水平導向槽7b、設置在水平導向槽7b內的水平滑座7c、設置在水平滑座7c上的升降氣缸7d、固定在升降氣缸7d活塞杆末端的抽吸頭7e、設置在抽吸頭7e下端部的刮膠塊7f以及設置在抽吸頭7e上的負壓吸管7g組成。所述的龍門架7a設置在待塞孔基材上方；所述的刮膠塊7f前端延伸至抽吸頭7e外側，所述負壓吸管7g的吸料口 7h設置在緊挨刮膠塊7f的下側邊的斜面上，所述的負壓吸管7g與外部吸料源管路連接，所述外部吸料源與補料機構4管路連接，在本實施例中外部吸料源是帶有隔膜泵裝置的儲墨箱。為了更加方便回收餘料，抽吸頭7e傾斜放置，與待塞孔基材的傾斜角為60 80°，以使吸料口 7h與待塞孔基材表面距離在f 2mm。在支撐平臺I的上方設有補料機構4，以為帶水平驅動裝置的滴管結構，也可以是圖形化塗布機構，在本實施例中，補料機構4為滴管結構，通過電控單元控制滴管口的出料。具體使用時，將待塞孔的基材放置在支撐平臺I上，通過支撐平臺I表面密布的真空吸氣孔吸緊；然後滴管結構4沿著與塞孔前進方向垂直的方向在基材一端滴出一條長400_、厚度均勻的彩色反光油墨墨線，墨線位於主平頭刮膠3a和待塞孔區域之間。接著主平頭刮膠3a下降與基材相接觸，攜帶油墨朝待塞孔區域移動，副平頭刮膠3b抬起並隨主平頭刮膠3a以相同速度移動；當經過待塞孔區域並至基材另一端時，主平頭刮膠3a抬起，副平頭刮膠3b下降並攜帶油墨往回移動；副平頭刮膠3b移出待塞孔區域後塞孔完成。此時副平頭刮膠3b抬起並與主平頭刮膠3a —起移開，然後水平滑座7c移動，使吸料口 7h位於待回收的油墨墨線正上方，通過升降氣缸7d帶動刮膠塊7f下降並與基材上表面相接觸，負壓吸管7g內部產生O. 5 IMPa的負壓，水平滑座7c帶動刮膠塊7f沿著墨線移動，由於刮膠塊有聚攏油墨的作用，且吸料口 7h非常接近墨線，因此彩色反光油墨餘料通過吸料口 7h極易被吸走，後刮膠塊7f隨抽吸頭7e上升離開基材。最後支撐平臺I表面撤去真空吸力。本實施例實現了單張塞有彩色反光油墨基材的製作。實施例2
參閱圖4所示，本發明的一種基材的塞孔裝置，其結構與實施例1基本相同，不同之處在於，本實施例中的餘料回收機構為載料式餘料回收機構8，所述的載料式餘料回收機構8為可升降的載料板，在載料板8上設有面積大於基材待塞孔區域面積的鏤空部8a，所述載料板8的厚度為O. 005 5mm。在本實施例中，載料板8為不鏽鋼板。另外，在本實施例中，塞孔材料為熱固化光油，塞孔方式為卷對卷塞孔，在基材上每相隔一段距離有面積相同的待塞孔區域，所述的基材的塞孔裝置的前端連接放卷設備，所述的基材的塞孔裝置的後端連接收卷設備。其工作方式與實施例1的區別在於在塞孔工作進行前，不鏽鋼板8位於在支撐平臺I上方且與支撐平臺I間距為1cm，基材在該間隙內傳輸至待塞孔區域位於鏤空部8a正下方後停止；隨後支撐平臺I的真空吸氣孔將基材吸緊，不鏽鋼板8下降壓住基材，滴管機構4在不鏽鋼板8上施加一條熱固化光油的墨線，主平頭刮膠3a攜帶熱固化光油向待塞孔區域移動。在塞孔完成後，副平頭刮膠3b繼續移動，將餘料刮回至不鏽鋼板8上，在之後的塞孔過程裝置能重複利用該餘料；接著不鏽鋼板8上升回原來高度，不會與其他機構形成機械撞擊。在餘料回收後，基材送出，可經過燒結爐等使熱固化光油在150°C，6分鐘內固化，最後收卷設備將基材收卷。以上已對本發明的較佳實施例進行了具體說明，但本發明並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明創造精神的前提下還可作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。
權利要求
1.一種基材的塞孔裝置，其包括用於放置待塞孔基材的支撐平臺(1)，所述的支撐平臺(I)上方設有豎直運動單元(2)，豎直運動單元(2)連接有水平驅動裝置，在豎直運動單元(2)的自由端設有塞孔頭(3)，所述塞孔頭(3)的長度能覆蓋基材上所有待塞的孔與凹坑，其特徵在於，所述的塞孔頭(3)直接作用於基材表面進行塞孔，豎直運動單元(2)提供塞孔頭(3)緊貼基材的驅動力，水平驅動裝置提供下落的塞孔頭(3)在基材表面前行的驅動力，兩個驅動力的合力促使被塞孔材料迅速進入孔與凹坑中。
2.根據權利要求1所述的一種基材的塞孔裝置，其特徵在於，所述的豎直運動單元(2)由第一豎直運動單元(2a)和第二豎直運動單元(2b)組成，所述的塞孔頭(3)包括主塞孔頭(3a)和副塞孔頭(3b)，所述的主塞孔頭(3a)設置在第一豎直運動單元(2a)的自由端， 所述的副塞孔頭(3b)設置在第二豎直運動單元(2a)的自由端，且所述的主塞孔頭(3a)和副塞孔頭(3b)的塞孔方向相反。
3.根據權利要求2所述的一種基材的塞孔裝置，其特徵在於所述的塞孔頭(3)為柔性刮膠或鋼刮刀或二者的結合，且至少有一個塞孔頭其接觸基材的位置為銳利邊緣。
4.根據權利要求1所述的一種基材的塞孔裝置，其特徵在於，所述的支撐平臺(I)上方設有塞孔材料的補料機構(4)，所述補料機構(4)為滴管結構或塗布機構。
5.根據權利要求4所述的一種基材的塞孔裝置，其特徵在於，所述的支撐平臺(I)上設有塞孔材料的餘料回收機構。
6.根據權利要求5所述的一種基材的塞孔裝置，其特徵在於，所述的餘料回收機構為抽吸式餘料回收機構(7)，所述的抽吸式餘料回收機構(7)由設置在支撐平臺(I)上的龍門架(7a)、設置在龍門架(7a)上的水平導向槽(7b)、設置在水平導向槽(7b)內的水平滑座 (7c)、設置在水平滑座(7c)上的升降氣缸(7d)、固定在升降氣缸(7d)活塞杆末端的抽吸頭 (7e)、設置在抽吸頭(7e)下端部的刮膠塊(7f)以及設置在抽吸頭(7e)上的負壓吸管(7g) 組成；所述的龍門架(7a)設置在待塞孔基材上方；所述的刮膠塊(7f)前端延伸至抽吸頭 (7e)外，所述負壓吸管(7g)的吸料口(7h)設置在緊挨刮膠塊(7f)的下側邊的斜面上，所述的負壓吸管(7g)與外部吸料源管路連接，所述外部吸料源與補料機構(4)管路連接。
7.根據權利要求5所述的一種基材的塞孔裝置，其特徵在於，所述的餘料回收機構為載料式餘料回收機構(8)，所述的載料式餘料回收機構(8)為可升降的載料板，在載料板上設有面積大於基材待塞孔區域面積的鏤空部(8a)，所述的塞孔頭(3)在鏤空部(8a)內工作。
8.根據權利要求7所述的一種基材的塞孔裝置，其特徵在於，所述載料板的厚度為O.005mm 5mm0
9.根據權利要求1至8任一所述的一種基材的塞孔裝置在可卷對卷間歇式塞孔或單片基材單獨塞孔上的應用。
全文摘要
本發明公開了一種基材的塞孔裝置及其應用，屬於基材塞孔設備技術領域。其技術要點包括用於放置待塞孔基材的支撐平臺，被塞孔材料補料機構、餘料回收機構，其中所述的支撐平臺上方設有豎直運動單元，豎直運動單元連接有水平驅動裝置，在豎直運動單元的自由端設有塞孔頭，所述的塞孔頭具有銳利邊緣、直接作用於基材表面實現水平方向塞孔；本發明旨在提供一種結構緊湊、塞孔效果好、間歇式基材的塞孔裝置，用於孔和凹坑寬度小於10μm基材的塞孔。
文檔編號H05K3/40GK103002672SQ20121051297
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者張晟, 高育龍, 崔錚 申請人:南昌歐菲光科技有限公司