[发明专利]使用增材制造按需制备印刷电路板托盘的方法

说明书

本发明提供一种制备印刷电路板托盘的方法。制备托盘的方法说明性地包括以下步骤：提供聚合物片料形式的基底；将流体施加到基底上将以三维形式构建托盘的选定位置处；将聚合物粉末沉积到基底上施加有流体的选定位置处；除去任何过量的未粘附到流体上的聚合物粉末；以及，加热托盘以将聚合物粉末熔融在一起并熔融至基底上。

技术领域

本公开涉及印刷电路板托盘，特别地，涉及制备用于制造印刷电路板的按需印刷电路板托盘的材料和方法。

背景技术

托盘例如选择性波峰焊接托盘用于构建印刷电路板(PCB)。这些PCB托盘提供模板以帮助在组装期间通过PCB上的孔组件安装。另外，PCB托盘可保护表面安装部件，并提供用于波峰焊接的未遮盖区域。这些PCB托盘通常通过手工铺叠工艺制得，该工艺从玻璃纤维嵌入式热固性片开始。将一个片堆叠在另一个上以形成盘。然后将该盘置于压力和高温下以固化热固性聚合物。通常，可能需要使用计算机数控(CNC)切割系统来切割托盘的盘以制备特定PCB布局所需的所有孔和槽。

作为电路设计的模板，PCB托盘承受来自焊接的循环热量，以及来自部件安装的冲击和化学品。由于这种相对恶劣的环境，PCB托盘往往会相对较快地磨损并需要更换。

更具体地，在使用时，将托盘和PCB放在焊料浴中，焊料通过托盘中的孔和槽粘附到PCB上。然后将各种清洁剂和其他化学品在托盘上施加到PCB上。因此，很容易看出这些托盘如何随着时间的推移而磨损并需要更换。然而，因为这些托盘造价昂贵并且需要相对长的时间来制备，更换成为问题。手工制造并需要大量的CNC时间来创建托盘的最终设计导致周转时间长达数周。这样的PCB托盘对于每个特定的PCB都是高度专业化的，因此等待根据当前方法制得的托盘可能会停止或延迟表面贴装技术PCB制造线。

发明内容

本公开包括通过按需增材制造工艺而不是使用传统的手工铺叠或其他工艺来构建PCB托盘。说明性地，按需制备新型PCB托盘的方法可以包括提供用于基底的无机片料。使用印刷型工艺，在构建托盘的选定位置处将受控的流体喷射施加到基底上。在施加流体后，将聚合物粉末在喷射有流体的位置处沉积到片料上。除去多余的粉末并根据需要重复该过程以形成在托盘上创建PCB模板的堆叠。然后将托盘置于压力下并加热以熔融聚合物粉末从而形成完整的最终PCB托盘。

本公开的说明性实施方式提供了一种制备PCB托盘的方法。制备托盘的方法包括以下步骤：提供无机片料形式的基底；将流体施加到基底上将以三维形式构建托盘的选定位置处；将聚合物粉末沉积到基底上施加有流体的选定位置处；除去任何过量的未粘附到流体上的聚合物粉末；以及加热托盘以将聚合物粉末熔融在一起。

在上述和其他说明性实施方式中，制备印刷电路板托盘的方法可以进一步包括：无机片料，其包括由选自由玻璃和碳组成的组的材料制成的随机取向的纤维；流体为聚结剂；基于印刷电路板的设计在该选定位置处将流体印刷到无机片料上；流体为挥发性流体；流体选自由水、含有2-吡咯烷酮的水、乙二醇和油中的至少一种组成的组；使用选自由喷墨(inkjet)、喷嘴(spray nozzles)、辊(rollers)和印模(stamps)组成的组的方法完成施加流体的步骤；沉积到基底上施加有流体的选定位置处的聚合物粉末选自由热塑性粉末、热固性粉末、尼龙、聚乙烯、聚醚醚酮中的至少一种组成的组；通过选自由吹入压缩空气(blown compressed air)、真空、振动和搅拌组成的组的方式除去过量的聚合物粉末；进一步包括以下步骤：重复以无机片料形式提供另一个基底的步骤；在另一个基底上的选定位置处将另一种流体施加到基底上以构建三维的托盘；将另外的聚合物粉末沉积到另一个基底上施加有另一种流体的选定位置处；在加热托盘前，除去任何过量的未粘附到另一种流体上的另一种聚合物粉末；在加厚炉中加热托盘；以及，炉温约为250华氏度以上。

本公开的另一个说明性实施方式提供了一种制备印刷电路板托盘的方法。制备托盘的方法包括以下步骤：将热塑性片料挤出；以及，用聚合物材料套印热塑性片料以在托盘上形成三维特征。