[发明专利]一种曲面共形多层印制板的制备装置及方法

说明书

本发明提出一种曲面共形多层印制板的制备装置及方法，基于五轴运动系统结合压电喷墨技术，采用双喷头设计，一个喷头喷射沉积纳米导电材料，另一个喷头喷射沉积介电材料，将两材料按照一定顺序沉积于曲面基材上。在喷射成型材料过程中配合实时固化装置实现材料快速固化定型，使纳米导电材料中溶剂挥发满足导通互联，介电材料分子链交联反应后铺展定型。该固化方式是一种随形曲面的曝光固化形式，避免了平面光源曝光曲面所造成的固化效果不一致及厚度不一致的现象。通过两种材料的层层打印堆积，控制过程中固化条件，最终实现曲面共形多层电路板的打印。

技术领域

本发明涉及曲面共形多层印制板制备技术领域，具体为一种曲面共形多层印制板制备装置及方法。

背景技术

传统印制板的制作往往是通过显影胶的曝光蚀刻、化学镀、激光蚀刻等工艺来实现单层线路的制作，再通过层压的方式成型为多层板。垂直互联特征通过激光打孔、机械钻孔后，再通过化学沉铜的方式实现多层之间的互联互通。整个工艺繁琐复杂，需要经历化镀、蚀刻，不仅存在材料浪费且污染环境。针对曲面共形刚性板的制作，传统工艺往往通过制作软板后再采用曲面附形层压或胶黏的方式成型，而曲面压合工艺，如果曲面曲率偏大则会造成软板中的线路发生变形以致损伤影响信号传输。而对于曲面多层硬板的制作，传统工艺几乎没有现有的解决方案。

压电喷墨技术是利用压电陶瓷在电场作用下的形变效应实现墨滴的按需挤出。目前已经大量应用平面印刷电子线路，如RFID天线、传感器、OLED等领域。目前以色列公司NanoDimension已经采用阵列压电喷头实现了平面多层印制板的打印，因而采用喷墨技术有望实现曲面多层板的打印。传统在曲面壳体内(导引头、曲面射频天线阵列)的印制板的安装方式，均以平面安装的形式进行。不仅存在空间浪费，此外由于平面印制板的安装方式使其与正面天线的互联互通连接复杂且由于间隙的存在使得散射截面及耗损指标增大，不利于天线信号传输及相关隐身性能。因此，在需求上看也非常有必要发展一种曲面共形印制板的制备工艺。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种曲面共形多层印制板的制备装置及方法，本发明基于五轴运动系统结合压电喷墨技术，采用双喷头设计，一个喷头喷射沉积纳米导电材料，另一个喷头喷射沉积介电材料，将两材料按照一定顺序沉积于曲面基材上。在喷射成型材料过程中配合实时固化装置实现材料快速固化定型，使纳米导电材料中溶剂挥发满足导通互联，介电材料分子链交联反应后铺展定型。该固化方式是一种随形曲面的曝光固化形式，避免了平面光源曝光曲面所造成的固化效果不一致及厚度不一致的现象。通过两种材料的层层打印堆积，控制过程中固化条件，最终实现曲面共形多层电路板的打印。

本发明的技术方案为：

所述一种曲面共形多层印制板的制备装置，其特征在于：包括五轴运动系统、工控机、固化系统、打印头装置、供液系统、CCD相机、打印平台；

所述五轴运动系统包括五轴运动台和装夹台，五轴运动台作为打印平台的载体，装夹台作为打印头装置的载体；所述五轴运动系统受工控机控制，实现打印平台与打印头装置的相对运动；

所述打印头装置包括两个压电喷头和液滴发生器，由液滴发生器通过脉冲电压激发驱动压电陶瓷工作挤出墨水；且所述液滴发生器能够为压电喷头设定压电波形、电压大小及脉冲频率，实现需要的液滴喷射形态；

所述供液系统包括气路控制器和储墨瓶；不同储墨瓶中分别存储导电油墨和介电油墨，存储不同油墨的储墨瓶各自与对应的压电喷头连接；所述气路控制器外接正压源和负压源；所述气路控制器通过调整向储墨瓶中输出的正负压力大小，能够控制使压电喷头的打印液滴处于半弧形形态；

所述固化系统用于实现导电油墨和介电油墨固化；

所述CCD相机用于观察打印状态、液滴状态并协助进行压电喷头定位；

所述打印平台具备加热功能及真空吸附功能，加热功能用于辅助导电材料固化，吸附功能用于软胶类基材的固定。