本發明涉及絲網印刷,尤其是涉及一種陶瓷基板連續化絲網印刷機及其印刷方法。
背景技術:
隨著電子器件向著大功率、小尺寸、高密集封裝的方向發展,散熱問題成為制約行業發展的主要瓶頸。電子器件要求采用微細化的元件和電路圖案,極大增加了其功率密度,使器件在工作時容易產生并積累大量的熱量。這些熱量若不能及時通過熱傳導等形式傳遞出去,會嚴重影響器件的使用性能和使用壽命。因此,電子器件要求采用具有高導熱、高絕緣、高機械性能和高平整度的散熱基板,并在基板上制作相應的電路。
目前,以鋁基板為代表的金屬基板具有熱導率高、生產成本低等優勢,廣受市場歡迎,但其熱膨脹系數往往不能與芯片相匹配,容易產生熱失配、熱應力等諸多問題,進而影響到器件的性能、質量和使用壽命,更不可能用于精密器件;采用Cu/Mo板和Cu/W板等合金作為散熱基板,雖然可以解決大功率LED芯片材料與散熱材料間因熱膨脹失配造成電極引線斷裂的問題,但生產成本過高。另一種常用的基板是陶瓷基板,如Al2O3、AlN基板等,具有高熱導率、低的介電常數和介電損耗,且能克服金屬基板熱失配的問題,但制備工藝復雜、覆銅難、成本高,在實際應用中也受到限制。因此,如何將以上基板材料的優點相結合,成為了研究的熱點與難點。近年來,碳化硅顆粒增強鋁基復合材料因具有低熱膨脹系數、高導熱率及密度小等優點,將其應用于新型電子封裝材料前景廣闊。特別是碳化硅復合薄膜材料,由于具有優異的熱傳導性能及良好的機械性能,能夠克服市場上常用金屬基板熱膨脹系數大、需要額外制作絕緣層等不足,可以制造出高性能的新型陶瓷基板。
本申請人在中國專利ZL2008100705331公開一種碳化硅陶瓷薄膜成型裝置與碳化硅陶瓷薄膜的制備方法,利用先驅體熔融紡膜法制備碳化硅陶瓷薄膜,所制得的薄膜導熱性能優異,具備優良的力學性能,連續成型長度逾百米。將其作為散熱基板使用,可以有效地克服現有金屬基板的缺點,且制備工藝簡單,生產成本低,滿足大規模量產條件。但目前在碳化硅陶瓷薄膜上涂布作為電極電路的銀漿,只能采用人工化絲網印刷,涉及手工上料、涂刮等操作,不僅極大地影響印刷速度,同時會因人為因素的不確定性而影響到電路印刷質量。要將碳化硅陶瓷薄膜作為陶瓷基板規模化量產和使用,必須提供一種可以連續化規模生產的絲網印刷機,該機器能夠短時間內在連續碳化硅陶瓷薄膜表面均勻涂布銀漿,并對印刷好的銀漿進行熱處理固化,從而將薄膜制成帶有電路圖案的成品基板。
絲網印刷機用于薄膜基板電路的制作,在多項授權專利中已有公開。中國專利ZL2011800206865公開了一種實用的絲網印刷生產線及絲網印刷方法,可用于制作和生產印刷電路基板,且對一個電子電路元件安裝線設置多臺絲網印刷機,能夠縮短作業時間,但不適用于連續長條帶狀陶瓷薄膜的電路印制。中國專利ZL2011100275922公開了一種能夠防止在印刷時薄膜產生皺褶并且不會污染先前印刷的薄膜上的印刷物的薄膜絲網印刷機,可以給卷成滾筒狀的薄膜印刷圖案,但所采用的吸附平臺不可能用于具有高硬度和脆性的陶瓷薄膜,因為該方法涉及薄膜彎折、夾緊等操作,極容易使陶瓷薄膜脆裂。中國專利ZL2006101090994公開了一種絲網印刷裝置和印刷方法,通過增加熱風發生器的表面干燥機構,避免了軟釬料殘留在掩模側的問題,但后續無高溫熱處理過程,不能使印料徹底固化,無法直接得到帶有電路的成品基板。目前尚未有專利涉及連續碳化硅陶瓷基板的電路印制。
技術實現要素:
本發明的目的在于提供一種全自動、連續化、高效率,能夠連續制作帶有電路的陶瓷基板,極大程度提高生產效率,并能使印料均勻、致密地涂布在碳化硅陶瓷薄膜表面,有效降低電路的電阻和熱阻的陶瓷基板連續化絲網印刷機。
本發明的另一目的在于提供可以使印料按預先設定好的電路圖案,涂布在帶狀碳化硅陶瓷薄膜表面,并通過熱處理平臺實現印料的固化,最終完成電路制作,得到成品碳化硅陶瓷基板的陶瓷基板連續化絲網印刷機的印刷方法。
所述陶瓷基板連續化絲網印刷機包括:薄膜送膜系統、印刷系統、熱處理系統、基板收膜系統;所述薄膜送膜系統、印刷系統、熱處理系統、基板收膜系統依次排列并放置于地面,薄膜送膜系統的傳動機構連接印刷系統和熱處理系統,印刷系統和熱處理系統之間設有定位機構,碳化硅陶瓷薄膜從薄膜送膜系統送出并通過定位機構后傳送進入印刷系統和熱處理系統,再經定位機構由基板收膜系統卷取成品基板。
所述薄膜送膜系統包括:碳化硅陶瓷薄膜、臥式電動機、定位機構、傳動機構和輥筒,所述碳化硅陶瓷薄膜帶印刷電路,所述臥式電動機用于驅動薄膜卷盤轉動,所述定位機構用于確定薄膜進入印刷系統的位置,所述傳動機構用于帶動薄膜前進,所述輥筒的表面經粗糙處理;所述碳化硅陶瓷薄膜由先驅體熔融紡膜法制得,寬度為1~8mm,使碳化硅陶瓷薄膜能夠正好卡在薄膜卷盤的兩個側壁之間;所述薄膜卷盤由塑料制成,其內徑最好大于100mm,避免因內徑曲率過大造成碳化硅陶瓷薄膜折裂,薄膜卷盤的厚度根據碳化硅陶瓷薄膜的寬度在3~10mm內可變,薄膜卷盤用于固定薄膜層疊成卷的兩個側壁厚度固定為1mm。一般來說,一個完整的薄膜卷盤所含的薄膜應在200m以上。至多10個厚度一致的薄膜卷盤可同時套插在臥式電動機的轉軸上,轉軸直徑與薄膜卷盤的內徑相等,且其前端有螺紋。
所述薄膜送膜系統中的定位機構包括:塑料支撐底板、塑料限位條和塑料更換輔助件,薄膜可各自獨立地拉到并使其恰好卡在相鄰兩塑料限位條之間,從而固定薄膜進入印刷系統的位置;所述塑料限位條位于塑料支撐底板的上方,其寬度為2mm,相鄰兩塑料限位條的間距根據薄膜的寬度設計出多種不同的規格。所述塑料更換輔助件位于定位機構側面,用于夾取定位機構,以便于更換安裝;所述定位機構可由模具一體成型。
所述薄膜送膜系統中的傳動機構包括:立式電動機、主動齒輪、鏈條傳動帶和從動齒輪,工作時,帶有變頻器的立式電動機轉動,帶動主動齒輪轉動,通過鏈條傳動帶使所有從動齒輪以相同轉速轉動,達到聯動驅動的效果,所有輥筒會以同從動齒輪相同的角速度轉動,從而帶動位于輥筒上的薄膜前進。所述輥筒,相鄰兩個輥筒之間存在一定間隙。
所述印刷系統包括:傳動皮帶、帶有活塞的支柱、氣缸、絲桿傳動用梯形螺紋螺紋桿、馬達、絲桿傳動用光桿、菲林模板和刮板裝置,所述傳動皮帶緊緊套在連續的8個輥筒上,當鏈條傳動帶帶動輥筒轉動時,可以無滑移地帶動傳動皮帶運動,薄膜可隨傳動皮帶的運動而前進;所述傳動皮帶可在印刷時為薄膜提供均勻平整的受力支撐面,所述帶有活塞的支柱用于支撐位于傳動皮帶上方的菲林模板,活塞使得支柱能夠升高和降低固定的高度值,從而使菲林模板升高和降低固定的高度值。位于菲林模板上方的刮板裝置通過氣缸連接套接在螺紋桿上的零件。所述氣缸可以使刮板裝置實現固定高度值的上下運動。所述絲桿傳動用梯形螺紋螺紋桿、馬達、絲桿傳動用光桿可使刮板裝置實現較大范圍的左右運動。
在印刷系統中,所述菲林模板包括:具有圖案化開口的菲林版、帶有固定塑料限位塊的塑料框架,所述菲林版被張緊夾于塑料框架內側縫隙之間。所述菲林版可以根據實際需要做出不同圖案化開口。所述塑料限位塊用于固定薄膜進入印刷的位置,確保印料均能沉積在薄膜之上,薄膜從相鄰的限位塊間隙之間穿過。
在印刷系統中,所述刮板裝置包括:固定板、刮刀、透明儲料罐、微型馬達、推桿、小風扇和電熱絲,插有推桿的儲料罐裝在固定板中間,兩片刮刀對稱插在固定板上,與儲料罐有一定間隔,兩套由小風扇和電熱絲組成的吹熱風器對稱裝在固定板兩端,并與刮刀存在一定間隔。不銹鋼刮刀寬度略小于菲林模板的塑料框架內側寬度,使其能正常運動且能橫跨整個菲林版。所述透明儲料罐為長方體狀,其出料口寬度等于不銹鋼刮刀的寬度。印刷系統工作時,微型馬達轉動并帶動推桿向下運動,即可將適量的印料推擠出儲料罐,使印料均勻橫跨覆蓋在菲林模板上,印料可以位于菲林版上的任何位置。所述微型馬達連接有微型控制器,從而控制其轉動圈數,達到控制印料出料量的目的。所述印料可根據實際需求選擇合適的印料,最好選用高溫銀漿。所述小風扇及電熱絲能夠吹出熱風,用于干燥和初步固定已經印在薄膜上的印料,也有利于菲林模板的脫模過程,避免印料殘留在菲林版開口側壁上,其出風口寬度與透明儲料罐的出料口寬度相等。
所述熱處理系統包括:3個加熱爐、表面有粗糙處理的陶瓷輥筒、熱電偶、保溫層、加熱電阻絲、爐膛、薄膜進口、薄膜出口和連接傳動機構的從動齒輪,在熱處理系統內部,薄膜置于陶瓷輥筒上方,并被爐膛所包圍,爐膛上設有加熱電阻絲和保溫層。所述3個加熱爐可分別通過溫度控制面板設置不同的加熱溫度并保溫,在每個加熱爐中,有熱電偶分前中后3個位置分別懸掛插到爐膛中間位置的內部,用來測量爐膛內溫度,并能反映在溫度控制面板。所述從動齒輪位于加熱爐外部,能夠帶動陶瓷輥筒以相同角速度轉動,從而帶動已印刷印料的薄膜,連續通過3個加熱爐。所述陶瓷輥筒耐高溫且在高溫下不變形。
所述基板收膜系統包括:已印刷電路的碳化硅陶瓷基板、驅動碳化硅陶瓷基板卷盤轉動的臥式電動機,至多10個厚度一致的基板卷盤可同時套插在臥式電動機的轉軸上,轉軸直徑與基板卷盤的內徑相等,且其前端有螺紋。所述基板上涂布有經熱處理固化的印料,并能層疊卷入碳化硅陶瓷基板卷盤。基板收膜系統所使用的碳化硅陶瓷基板卷盤規格尺寸與薄膜送膜系統所使用的碳化硅陶瓷薄膜卷盤規格尺寸相同,碳化硅陶瓷基板能正好能卡在基板卷盤的兩個側壁之間。一般來說,一個完整的基板卷盤所含的碳化硅陶瓷基板應在200m以上。
所述陶瓷基板連續化絲網印刷機的印刷方法包括:安裝和使用薄膜送膜系統進行薄膜輸送,使用印刷系統進行電路印刷,使用熱處理系統進行印料固化,安裝和使用基板收膜系統進行基板收集,具體步驟如下:
1)安裝和使用薄膜送膜系統進行薄膜輸送,將最多10個厚度一致的薄膜卷盤同時套插在臥式電動機的轉軸上,用螺母緊固薄膜卷盤,使薄膜卷盤相互之間不會滑動,用鑷子將每一條薄膜分別從薄膜卷盤拉出后,準確卡入定位機構的塑料限位條間隙之間,從而固定薄膜進入印刷系統的位置;同時開啟臥式電動機、立式電動機,薄膜將隨輥筒向前傳送;
2)使用印刷系統進行電路印刷,菲林模板比傳動皮帶高,最好高50mm,能保證薄膜無壓力地傳送到傳動皮帶中前部;當菲林模板的開口都能覆蓋到每一條薄膜時,臥式電動機、立式電動機同時停機,薄膜停止運動等待印刷;第一次印刷前應該注意,要用鑷子微調薄膜的位置,保證每一條薄膜能夠分別卡在菲林模板的塑料限位塊的間隙之間。印刷時,帶有活塞的支柱首先下降固定高度50mm,使菲林版緊緊壓在薄膜上面;在氣缸的作用下,刮板裝置下降50mm,使不銹鋼刮刀尖端與菲林版接觸并具有一定壓力;微型馬達轉動并帶動推桿向下運動,將適量的印料推擠出儲料罐,并均勻橫跨覆蓋在菲林版上;馬達轉動,帶動絲桿傳動用梯形螺紋桿轉動,使刮板裝置左右運動,但不超過待印刷薄膜的所在范圍;菲林版上的印料會在兩刮刀之間左右運動,并且通過開口沉積至薄膜表面;小風扇及電熱絲同時工作,吹出熱風使沉積在薄膜表面的印料迅速干燥和初步固定;刮板裝置反復左右運動兩個來回后,小風扇及電熱絲暫停工作,刮板裝置在氣缸的作用下上升50mm,帶有活塞的支柱也上升50mm,使菲林模板脫離薄膜面,但是會在其表面留下與開口圖案一致的電路圖案。此時,臥式電動機、立式電動機同時運行,帶動薄膜繼續前進,直到下一個待印刷的部分被菲林模板的開口覆蓋,停機。然后重復印刷過程。印刷過程一般為3min。所述印料最好為高溫銀漿;
3)當已印刷印料的薄膜離開印刷系統后,將每一條薄膜卡入位于印刷系統和熱處理系統之間的定位機構的塑料限位條間隙之間,從而糾正和限定薄膜的傳送前進方向;
4)使用熱處理系統進行印料固化,已印刷印料的薄膜在不銹鋼輥筒的傳送下進入。進入熱處理系統中,已印刷高溫銀漿的薄膜在陶瓷輥筒的帶動下,連續通過三個加熱爐。所述三個加熱爐可從左到右設置從低到高的溫度,其有效加熱長度約為印刷系統有效印刷長度的3倍。由于印刷系統的印刷過程一般為3min,印刷時整條傳送機構停止運動,已印刷高溫銀漿的薄膜便會在熱處理系統的三個加熱爐中停留約9min,并經歷高溫烘烤。經過完整的熱處理后,已印刷電路的碳化硅陶瓷基板會從薄膜出口傳送而出;
5)當已印刷電路的碳化硅陶瓷基板離開熱處理系統后,將每一條基板卡入位于熱處理系統和基板收膜系統之間的定位機構的塑料限位條間隙之間,從而糾正和限定基板的傳送前進方向;
6)安裝和使用基板收膜系統進行基板收集,將至多10個厚度一致的基板卷盤同時套插在臥式電動機的轉軸上,用螺母緊固基板卷盤,使基板卷盤相互之間不會滑動。從定位機構傳送出來的碳化硅陶瓷基板最前端先貼上貼紙,然后貼在碳化硅陶瓷基板卷盤的內圈上,啟動臥式電動機,將已印刷電路的碳化硅陶瓷基板層疊卷于卷盤上;所述臥式電動機的轉速與臥式電動機、立式電動機的轉速均保持一致;
7)完成上述絲網印刷機的印刷方法后,將得到數個碳化硅陶瓷基板卷盤。一般來說,一個完整的基板卷盤所含的已印刷電路的碳化硅陶瓷基板應在200m以上。此時已經消耗完送膜系統中薄膜卷盤的待印刷電路碳化硅陶瓷薄膜。若要繼續生產碳化硅陶瓷基板,則需要更換新的薄膜卷盤,并重復此絲網印刷機的印刷方法。
所述碳化硅陶瓷薄膜由先驅體熔融紡膜法制得。
綜上所述,本發明提供的一種陶瓷基板連續化絲網印刷機及其印刷方法,可以短時間內使碳化硅陶瓷薄膜表面均勻涂布印料,并對印刷好的印料進行熱處理固化,從而將碳化硅陶瓷薄膜制成帶有電路圖案的碳化硅陶瓷基板。利用本發明的絲網印刷機及印刷方法,可以連續制作碳化硅陶瓷基板,大幅度提高生產效率,并能使印料均勻、致密地涂布在碳化硅陶瓷薄膜表面,有效降低基板電路的電阻和熱阻,得到高質量的碳化硅陶瓷基板。
附圖說明
圖1是本發明所述的一種陶瓷基板連續化絲網印刷機的正視圖;
圖2是屬于薄膜送膜系統的薄膜卷盤的立體示意圖及薄膜放大圖;
圖3是屬于薄膜送膜系統的定位機構的立體示意圖;
圖4是屬于薄膜送膜系統的傳動機構的工作示意圖;
圖5是絲網印刷機的印刷系統正視圖;
圖6是屬于印刷系統的菲林模板的立體圖;
圖7是屬于印刷系統的刮板裝置的內部結構示意圖;
圖8是絲網印刷機的熱處理系統正面剖視圖;
圖9是絲網印刷機的熱處理系統側視圖;
圖10是屬于基板收膜系統的基板卷盤的立體示意圖及基板放大圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚和明白,下面將結合示例性實施例,并參照附圖描述本發明。
本發明提供的該種絲網印刷機,如圖1所示,包括:薄膜送膜系統1、印刷系統2、熱處理系統3、基板收膜系統4。在薄膜送膜系統1中,包括待印刷電路的碳化硅陶瓷薄膜10、驅動碳化硅陶瓷薄膜卷盤11轉動的臥式電動機12、用于確定薄膜10進入印刷系統2位置的定位機構13,帶動薄膜10前進的傳動機構14和表面有粗糙處理的不銹鋼輥筒15。在印刷系統2中,主要包括菲林模板22、刮板裝置24、用于帶動刮板裝置運動的氣缸25、絲桿傳動用梯形螺紋螺紋桿26、絲桿傳動用光桿28等。在熱處理系統3中,主要包括三個相互連通的可設置不同加熱溫度的加熱爐等,所述三個加熱爐溫度控制面板31、32、33。在基板收膜系統4中,包括已印刷銀漿電路的碳化硅陶瓷基板40、驅動碳化硅陶瓷基板卷盤41轉動的臥式電動機42。
如圖2所示,屬于薄膜送膜系統的碳化硅陶瓷薄膜卷盤11由塑料制成,內徑100mm,外徑200mm,厚度根據薄膜10的寬度在3~10mm內可變,用于固定薄膜10層疊成卷的兩個側壁厚度固定為1mm。所述碳化硅陶瓷薄膜10寬度應在1~8mm之間,使其正好卡在薄膜卷盤11的兩個側壁之間。一般來說,一個完整的薄膜卷盤11所含的薄膜10應在200m以上。使用絲網印刷機時,可將最多10個厚度一致的薄膜卷盤11同時套插在臥式電動機的轉軸上,轉軸直徑100mm且前端有螺紋,用螺母緊固這些薄膜卷盤,使其相互之間不會滑動。
所述薄膜送膜系統還包括用于確定薄膜進入印刷系統位置的定位機構13。參照圖3,根據本發明的示例性實施例的定位機構可以包括:塑料支撐底板131,塑料限位條132,塑料更換輔助件133。最多10條薄膜從薄膜卷盤分別拉出后,各自獨立地拉到并使其恰好卡在相鄰兩塑料限位條132之間,從而固定薄膜進入印刷系統2的位置。塑料限位條132的寬度固定為2mm,相鄰兩塑料限位條132的間距根據薄膜的寬度設計出多種不同的規格。塑料更換輔助件133便于夾取定位機構13以更換安裝,當更換待印刷薄膜的寬度規格時,選擇并更換安裝塑料限位條132間距等于所用薄膜的寬度的定位機構13。
所述薄膜送膜系統還包括用于帶動薄膜前進傳動機構14以及表面有粗糙處理的不銹鋼輥筒15。參照圖4,傳動機構包括:立式電動機141、主動齒輪142、鏈條傳動帶143、從動齒輪144。工作時,帶有變頻器的立式電動機141轉動,帶動主動齒輪142轉動,通過鏈條傳動帶143使所有從動齒輪144以相同轉速轉動,達到聯動驅動的效果。所有輥筒15會以同從動齒輪144相同的角速度轉動,從而帶動位于輥筒15上的薄膜前進。相鄰兩個輥筒15之間存在一定間隙。
圖5是示出印刷系統2的正視圖。所述印刷系統2主要包括:傳動皮帶21、菲林模板22、帶有活塞的支柱23、刮板裝置24、氣缸25、絲桿傳動用梯形螺紋螺紋桿26、馬達27、絲桿傳動用光桿28。
所述傳動皮帶21緊緊套在連續的8個輥筒上,當鏈條傳動帶143帶動輥筒15轉動時,可以無滑移地帶動傳動皮帶21運動,薄膜10可隨傳動皮帶21的運動而前進。所述傳動皮帶21可在印刷時為薄膜10提供均勻平整的受力支撐面。
所述帶有活塞的支柱23用于支撐菲林模板22,活塞使得支柱能夠升高和降低固定的高度值,從而使菲林模板22升高和降低固定的高度值。在本示例性實施例中,所述固定的高度值為50mm。
所述菲林模板22,參照圖6,根據本發明的示例性實施例可以包括:具有圖案化開口223的菲林版222、帶有固定塑料限位塊224的塑料框架221。所述菲林版222被張緊夾于塑料框架221內側縫隙之間。在本示例性實施例中,所述開口223長250mm,開口寬度0.2mm,相鄰成對開口間距根據薄膜的寬度(3mm)設計為2mm,相鄰不成對開口間距設計為2.6mm。所述相鄰成對開口是指可以使印料印在同一條薄膜上的兩個相鄰開口,所述相鄰不成對開口是指印料會分別印在兩條不同的薄膜上的兩個相鄰開口。所述菲林版222可以根據實際需要做出不同圖案化開口223,而不只局限于本示例性實施例給出的上述圖案。所述塑料限位塊224用于固定薄膜進入印刷的位置,確保印料均能落在薄膜之上,薄膜從相鄰的限位塊224間隙之間穿過。所述限位塊寬度固定為2mm,相鄰兩個限位塊之間的間距根據薄膜的寬度設計出多種不同的規格,使用時應選用限位塊224間距等于所用薄膜的寬度的塑料框架221。
所述氣缸25連接刮板裝置24和套接在螺紋桿26上的零件,并可以使刮板裝置24實現固定高度值的上下運動。在本示例性實施例中,所述固定高度值為50mm。所述絲桿傳動用梯形螺紋桿26和馬達27,絲桿傳動用光桿28可使刮板裝置24實現較大范圍的左右運動。
所述刮板裝置24,參照圖7,包括:固定板241、不銹鋼刮刀242、透明儲料罐243、微型馬達244、推桿245、小風扇247、電熱絲248。所述不銹鋼刮刀242寬度略小于菲林模板的塑料框架內側寬度,使其能正常運動且能橫跨整個菲林版。所述透明儲料罐243為長方體狀,其出料口寬度等于不銹鋼刮刀242的寬度。印刷系統工作時,微型馬達244轉動并帶動推桿245向下運動,即可將適量的印料推擠出儲料罐243,使印料均勻橫跨覆蓋在菲林模板上。所述微型馬達244連接有微型控制器,從而控制其轉動圈數,達到控制印料出料量的目的。所述印料在本示例性實施例中為高溫銀漿246,亦可根據實際需求選擇合適的印料。所述小風扇247及電熱絲248能夠吹出熱風249,用于干燥和初步固定已經印在薄膜上的高溫銀漿246,也有利于菲林模板的脫模過程,避免高溫銀漿246殘留在菲林版開口側壁上,其出風口寬度與透明儲料罐243的出料口寬度相等。
圖8是示出熱處理系統3的正面剖視圖。所述熱處理系統3主要包括三個加熱爐,以及表面有粗糙處理的陶瓷輥筒301、熱電偶302、保溫層303、加熱電阻絲304、爐膛305。所述3個加熱爐可分別通過溫度控制面板設置不同的加熱溫度并保溫。所述陶瓷輥筒301耐高溫且在高溫下不變形。所述熱電偶302用來測量爐膛305內溫度,并能反映在溫度控制面板。已印刷高溫銀漿的薄膜10在陶瓷輥筒301的帶動下,連續通過3個加熱爐。參照圖9,熱處理系統3還包括薄膜出口34,連接傳動機構的從動齒輪144。所述從動齒輪144會帶動陶瓷輥筒301以相同角速度轉動,且位于加熱爐外部。當熱處理過程完畢后,此時高溫銀漿已經固化,碳化硅陶瓷薄膜10成為已印刷銀漿電路的碳化硅陶瓷基板40,從出口34傳送出來,一般是10條基板40并排出來。在熱處理系統3的另一側有薄膜進口,一般也是10條薄膜10并排進入。
得到已印刷銀漿電路的碳化硅陶瓷基板40后,如圖10所示,基板40層疊卷入碳化硅陶瓷基板卷盤41。所述基板40上涂布有經熱處理固化的高溫銀漿246。基板收膜系統所使用的碳化硅陶瓷基板卷盤41規格尺寸與薄膜送膜系統所使用的碳化硅陶瓷薄膜卷盤規格尺寸相同,碳化硅陶瓷基板40能正好卡在基板卷盤41的兩個側壁之間。收膜時,可將最多10個(與送膜系統所用碳化硅陶瓷薄膜卷盤數量相同)厚度一致的基板卷盤41同時套插在臥式電動機的轉軸上,轉軸直徑100mm且前端有螺紋,用螺母來緊固這些基板卷盤,使其相互之間不會滑動。一般來說,一個完整的基板卷盤41所含的碳化硅陶瓷基板40應在200m以上。
在圖1、2、5、8、9和10中,標記A為膜傳送方向,在圖2中,標記P為薄膜放大圖,在圖10中,標記B為基板放大圖。
以上是對本發明一種陶瓷基板連續化絲網印刷機的說明,下面將結合附圖,提出一種此絲網印刷機的印刷方法的示范性實施例。
本發明所提供的一種陶瓷基板連續化絲網印刷機的印刷方法,包括:1)安裝和使用薄膜送膜系統1進行薄膜輸送;2)使用印刷系統2進行電路印刷;3)使用熱處理系統3進行印料固化;4)安裝和使用基板收膜系統4進行基板收集。
在步驟1)中,在安裝和使用薄膜送膜系統1進行薄膜輸送中,將10個厚度一致的薄膜卷盤11同時套插在臥式電動機12的轉軸上,轉軸直徑100mm且前端有螺紋,用螺母緊固這些薄膜卷盤11,使其相互之間不會滑動。用鑷子將10條薄膜10分別從10個薄膜卷盤11拉出后,準確卡入定位機構13的塑料限位條132間隙之間,從而固定薄膜進入印刷系統2的位置。同時開啟臥式電動機12、立式電動機141,10條薄膜10將隨輥筒15向前傳送。
在步驟2)中,在使用印刷系統2進行電路印刷中,菲林模板22本來比傳動皮帶21高出50mm,使得薄膜10能夠無壓力地傳送到傳動皮帶21中前部。當菲林模板22的開口223都能覆蓋到每一條薄膜10時,臥式電動機12、立式電動機141同時停機,10條薄膜10停止運動等待印刷。第一次印刷前應該注意,要用鑷子微調薄膜10的位置,保證10條薄膜10能夠分別卡在菲林模板22的塑料限位塊224的間隙之間。印刷時,帶有活塞的支柱23首先下降固定高度50mm,使菲林版222緊緊壓在薄膜10上面;在氣缸25的作用下,刮板裝置24下降50mm,使不銹鋼刮刀242尖端與菲林版222接觸并具有一定壓力;微型馬達244轉動并帶動推桿245向下運動,將少量適量的高溫銀漿246推擠出儲料罐243,并均勻橫跨覆蓋在菲林版222上;馬達27轉動,帶動絲桿傳動用梯形螺紋螺紋桿26轉動,使刮板裝置24左右運動,但不超過待印刷薄膜10的所在范圍;菲林版222上的高溫銀漿246會在兩刮刀242之間左右運動,并且通過開口223沉積至薄膜10表面;小風扇247及電熱絲248同時工作,吹出熱風249使沉積在薄膜10表面的高溫銀漿246迅速干燥和初步固定;刮板裝置24反復左右運動兩個來回后,小風扇247及電熱絲248暫停工作,刮板裝置24在氣缸25的作用下上升50mm,帶有活塞的支柱23也上升50mm,使菲林模板22脫離薄膜10表面,但是會在其表面留下與開口223圖案一致的高溫銀漿電路圖案。此時,臥式電動機12、立式電動機141同時運行,帶動薄膜10繼續前進,直到下一個待印刷的部分被菲林模板22的開口223覆蓋,停機。然后重復印刷過程。印刷過程一般為3min。
當10條已印刷高溫銀漿的薄膜10離開印刷系統2后,需要用鑷子小心地將10條薄膜10卡入位于印刷系統2和熱處理系統3之間的定位機構13的塑料限位條132間隙之間,從而糾正和限定薄膜10的傳送前進方向。
在步驟3)中,使用熱處理系統3進行印料固化中,10條已印刷高溫銀漿的薄膜10在不銹鋼輥筒15的傳送下進入。進入熱處理系統中,10條已印刷高溫銀漿的薄膜10在陶瓷輥筒301的帶動下,連續通過三個加熱爐。三個加熱爐從左到右設置的溫度分別為:250℃,450℃,650℃。熱處理系統有效加熱長度約為印刷系統有效印刷長度的3倍。由于印刷過程一般為3min,印刷時整條傳送機構停止運動,已印刷高溫銀漿的薄膜10便會在熱處理系統的三個加熱爐中停留約9min,并經歷高溫烘烤。已印刷高溫銀漿的薄膜10經過完整的熱處理后,就會成為已印刷銀漿電路的碳化硅陶瓷基板40,從薄膜出口34傳送而出。
當10條已印刷銀漿電路的碳化硅陶瓷基板40離開熱處理系統3后,需要用鑷子小心地將10條基板40卡入位于熱處理系統3和基板收膜系統4之間的定位機構13的塑料限位條132間隙之間,從而糾正和限定基板40的傳送前進方向。
在步驟4)中,安裝和使用基板收膜系統4進行基板收集中,將最多10個厚度一致的基板卷盤41同時套插在臥式電動機42的轉軸上,用螺母緊固這些基板卷盤41,使其相互之間不會滑動。從定位機構13傳送出來的碳化硅陶瓷基板40最前端應先貼上一小塊貼紙,然后用鑷子引導其貼在碳化硅陶瓷基板卷盤41的內圈上,啟動臥式電動機42,將已印刷銀漿電路的碳化硅陶瓷基板40層疊卷于卷盤41上。所述臥式電動機42的轉速與臥式電動機12、立式電動機141的轉速均保持一致。
完成上述絲網印刷機的印刷方法后,將得到10個碳化硅陶瓷基板卷盤41。一般來說,一個完整的基板卷盤41所含的已印刷銀漿電路的碳化硅陶瓷基板40應在200m以上。此時已經消耗完送膜系統中10個薄膜卷盤的待印刷電路碳化硅陶瓷薄膜。若要繼續生產碳化硅陶瓷基板40,則需要更換新的薄膜卷盤11,并重復此絲網印刷機的印刷方法。