TW201522013A - 立體列印裝置 - Google Patents
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Abstract
一種立體列印裝置,用以熱熔成形出電路板。立體列印裝置包括平台、第一列印單元、第二列印單元、第三列印單元以及控制單元。第一列印單元用以提供熱熔性絕緣材料。第二列印單元用以提供熱熔性導電材料。第三列印單元用以提供熱熔性接著材料。控制單元電性連接第一列印單元、第二列印單元與第三列印單元。控制單元依序控制第一列印單元與第二列印單元在平台上成形出絕緣層與導電層,並控制第三列印單元於絕緣層與導電層之間塗佈熱熔性接著材料以形成電路板。
Description
本發明是有關於一種列印裝置,且特別是有關於一種成形電路板的立體列印裝置。
隨著電腦輔助製造(Computer-Aided Manufacturing,CAM)的進步,製造業發展了立體列印技術,能很迅速的將設計原始構想製造出來。
立體列印技術實際上是一系列快速原型成型(Rapid Prototyping,RP)技術的統稱,其基本原理都是疊層製造,由快速原型機在X-Y平面內通過掃描形式形成工件的截面形狀,而在Z座標間斷地作層面厚度的位移,最終形成立體物體。立體列印技術能無限制幾何形狀,而且越複雜的零件越顯示RP技術的卓越性,更可大大地節省人力與加工時間,在時間最短的要求下,將3D電腦輔助設計(Computer-Aided Design,CAD)軟體所設計的數位立體模型資訊真實地呈現出來,不但摸得到,亦可真實地感受得到它的幾何曲線,更可以試驗零件的裝配性、甚至進行可能
的功能試驗。
本發明提供一種立體列印裝置,用以立體列印出電路板。
本發明的立體列印裝置,用以熱熔成形電路板。立體列印裝置包括平台、第一列印單元、第二列印單元、第三列印單元以及控制單元。第一列印單元用以提供熱熔性絕緣材料。第二列印單元用以提供熱熔性導電材料。第三列印單元用以提供熱熔性接著材料。控制單元電性連接第一列印單元、第二列印單元與第三列印單元。控制單元依序控制第一列印單元與第二列印單元在平台上立體列印出絕緣層與導電層,並控制第三列印單元在絕緣層與導電層之間塗佈熱熔性接著材料而使其結合形成電路板。
在本發明的一實施例中,上述的立體列印裝置為一熔融沉積製造(fused deposition modeling,FDM)立體列印裝置。
在本發明的一實施例中,上述的立體列印裝置還包括移動單元,配置在平台上方且電性連接控制單元。第一列印單元、第二列印單元與第三列印單元配置在移動單元上。
在本發明的一實施例中,上述的第一列印單元具有第一加熱器,第二列印單元具有第二加熱器,用以加熱熔融熱熔性絕緣材料與熱熔性導電材料。
在本發明的一實施例中,上述的第三列印單元具有第三加熱器,用以加熱熔融熱熔性接著材料。
基於上述,在本發明的上述實施例中,電路板藉由所述立體列印裝置的不同列印單元,其中以第一列印單元提供熱熔性絕緣材料,而以第二列印單元提供熱熔性導電材料,並以第三列印裝置提供熱熔性接著材料,進而藉由立體列印方法而在平台上立體列印出電路板。據此,利用逐層成型的絕緣層及導電層導,與用以塗佈在絕緣層與導電層之間的熱熔性接著材料,而將絕緣層與導電層接著後所形成之電路板結構,能快速成型出印刷電路板與其上的電路圖案樣品,因而提昇樣品製作之效率,更能擴大立體列印裝置的應用層面,而促進產業競爭性。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧立體列印裝置
110‧‧‧控制單元
120‧‧‧平台
122‧‧‧承載面
130‧‧‧第一列印單元
132‧‧‧列印頭
134‧‧‧供料匣
136‧‧‧第一加熱器
140‧‧‧第二列印單元
142‧‧‧列印頭
144‧‧‧供料匣
146‧‧‧第二加熱器
150‧‧‧移動單元
170‧‧‧第三列印單元
172‧‧‧列印頭
174‧‧‧供料匣
176‧‧‧第三加熱器
200‧‧‧電路板
A1‧‧‧絕緣層
A2‧‧‧導電層
A3‧‧‧接著層
A1a‧‧‧熱熔性絕緣材料
A2a‧‧‧熱熔性導電材料
A3a‧‧‧熱熔性接著材料
圖1是依據本發明一實施例的一種立體列印裝置的示意圖。
圖2至圖4分別是立體列印裝置列印出電路板的流程示意圖。
圖5是電路板的立體列印方法的流程圖。
圖1是依據本發明一實施例的一種立體列印裝置的示意圖。圖2至圖4分別是立體列印裝置列印出電路板的流程示意圖。請同時參考圖1至圖4,在本實施例中,立體列印裝置100例如是
熔融沉積製造(fused deposition modeling,FDM)立體列印裝置,其適於依據一數位立體模型資訊列印出立體物體。在本案中,該立體物體是電路板200,其包括絕緣板體與其上的圖案電路。後續將予以進一步描述。
在本實施例中,立體列印裝置100包括控制單元110、平台120、第一列印單元130與第二列印單元140。前述數位立體模型資訊可為一數位立體圖像檔案,其例如由電腦主機(未繪示)透過電腦輔助設計(computer-aided design,CAD)或動畫建模軟體等建構而成。控制單元110可用以讀取與處理此數位立體模型資訊。
平台120具有一承載面122,用以承載第一列印單元130、第二列印單元140所噴塗出的熱熔性材料。在本實施例中,第一列印單元130與第二列印單元140各包括彼此相互耦接的一列印頭132、142與一供料匣134、144。更進一步地說,第一列印單元130的供料匣134用以盛裝熱熔性絕緣材料A1a,以傳輸供料至列印頭132,而第二列印單元140的供料匣144用以盛裝熱熔性導電材料A2a,以傳輸供料至列印頭142。
再者,立體列印裝置100還包括移動單元150,電性連接至控制單元110,其中第一列印單元130的列印頭132與第二列印單元140的列印頭142分別配置在移動單元150上,以藉由控制單元110控制而隨著移動單元150在平台120上方移動。在此,移動單元150例如是X-Y平面移動架,以帶動所述列印頭132、
142在平台120上方以平行於平台120的方式移動。在另一未繪示的實施例中,移動單元150亦可為X-Y-Z三軸移動架,以使列印頭除能以上述方式移動外,尚能相對於平台上、下移動以靠近或遠離平台。
第一列印單元130還具有一第一加熱器136,而第二列印單元140還具有一第二加熱器146。更進一步地說,第一加熱器136與第二加熱器146分別用以加熱列印頭134、144內的熱熔性絕緣材料A1a與熱熔性導電材料A2a,以使熱熔性絕緣材料A1a與熱熔性導電材料A2a經由加熱熔融後再藉由控制的列印頭132、142逐層地列印至平台120上而形成立體物件(即所述電路板200)。換句話說,本實施例的熱熔性絕緣材料A1a與熱熔性導電材料A2a分別為由熱熔性材料所組成的固態線材,其可藉由第一加熱器136與第二加熱器146對固態線材進行加熱,使熱熔性材料呈現熔融狀態,再經由列印頭132、142擠出,並逐層由下往上堆疊於承載面122上,以形成多個熱熔性材料層,熱熔性材料層彼此堆疊而形成所述電路板200。
另一方面,為讓熱熔性絕緣材料A1a與熱熔性導電材料A2a能順利地結合,本實施例的立體列印裝置100還包括第三列印單元170,電性連接至控制單元110。與前述第一列印單元130與第二列印單元140類似,第三列印單元170包括彼此耦接的列印頭172、供料匣174與第三加熱器176,其中供料匣174用以盛裝固態線材的熱熔性接著材料A3a,而同樣可藉由第三加熱器160
予以熱熔後控制列印頭172將熱熔性接著材料A3噴塗於平台120上。進一步地說,當熱熔性絕緣材料A1a經由第一列印單元130噴塗於平台120並且固化定型成絕緣層A1之後,控制單元110接著驅動第三列印單元170而將熱熔性接著材料A3a噴塗於絕緣層A1上以形成接著層A3,緊接著控制單元110驅動第二列印單元140在接著層A3上噴塗出導電層A2。據此,藉由控制對於熱熔性絕緣材料A1a、熱熔性導電材料A2a與熱熔性接著材料A3a的熔融與噴塗時機,以將熱熔性接著材料A3a用以填置在熱熔性絕緣材料A1a與熱熔性導電材料A2a之間,作為連結熱熔性絕緣材料A1a與熱熔性導電材料A2a的介質,而提高絕緣層A1與導電層A2的連接強度以及強化成型出電路板200後的結構強度。
圖5是電路板的立體列印方法的流程圖。請參考圖5並對照圖2至圖4的示意圖。在本實施例中,首先於步驟S510~S530中,分別提供熱熔性絕緣材料A1a於第一列印單元130,提供熱熔性導電材料A2a於第二列印單元140,以及提供熱熔性接著材料A3a於第三列印單元170。換句話說,如圖1所示,在這些步驟中,可藉由盛裝固態線材的供料匣134、144與174連接至列印頭132、142與172而完成。當然,當所述材料用罄或需更換時,僅藉由更換供料匣134、144與174便能完成所述目的。
接著,在步驟S540、S550中,以第一加熱器136加熱列印頭132內的熱熔性絕緣材料A1a,而藉此將熱熔性絕緣材料A1a噴塗在平台120上而立體列印出絕緣層A1,其中所述絕緣層A1
固化成型之後在電路圖案的預設位置已形成多個開孔或開槽,如圖2所示。接著,在步驟S560、S570中,以第三加熱器176加熱列印頭172內的熱熔性接著材料A3a,以藉此將熱熔性接著材料A3a噴塗在絕緣層A1上而立體列印出接著層A3,亦即將熱熔性接著材料A3a噴塗於前述開孔或開槽內而形成接著層A3。最後,步驟S580、S590中,以第二加熱器146加熱列印頭144內的熱熔性導電材料A2a,而藉此將熱熔性導電材料A2a噴塗於接著層A3上,亦即以熱熔性導電材料A2a填置於前述開孔或開槽中而形成導電層A2,並使接著層A3將絕緣層A1與導電層A2結合在一起,並最終成型出本案之電路板200。
綜上所述,在本發明的上述實施例中,電路板藉由所述立體列印裝置的不同列印單元,其中以第一列印單元提供熱熔性絕緣材料,而以第二列印單元提供熱熔性導電材料,進而藉由立體列印方法而在平台上立體列印出電路板。據此,利用逐層成型的絕緣層及導電層導所形成之電路板結構,而能快速成型出印刷電路板與其上的電路圖案樣品。
再者,在絕緣層固化成型之後而在導電層塗佈之前,藉由先行噴塗熱熔性接著材料,而使後續的導電層在成型之後能與絕緣層妥善結合,而藉以提高絕緣層與導電層的結合程度,並因此強化成型後電路板的結構強度。據此,以本案所述立體列印裝置及方法所成型之電路板,便能因而提昇製作之效率,更因此擴大立體列印裝置的應用層面,而促進產業競爭性。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧立體列印裝置
110‧‧‧控制單元
120‧‧‧平台
122‧‧‧承載面
130‧‧‧第一列印單元
134‧‧‧供料匣
136‧‧‧第一加熱器
140‧‧‧第二列印單元
144‧‧‧供料匣
146‧‧‧第二加熱器
150‧‧‧移動單元
170‧‧‧第三列印單元
174‧‧‧供料匣
176‧‧‧第三加熱器
200‧‧‧電路板
A1a‧‧‧熱熔性絕緣材料
A2a‧‧‧熱熔性導電材料
A3a‧‧‧熱熔性接著材料
Claims (5)
- 一種立體列印裝置,用以熱熔成形一電路板,該立體列印裝置包括:一平台;一第一列印單元,用以提供一熱熔性絕緣材料;一第二列印單元,用以提供一熱熔性導電材料;一第三列印單元,用以提供一熱熔性接著材料;以及一控制單元,電性連接該第一列印單元、該第二列印單元與該第三列印單元,該控制單元依序控制該第一列印單元與該第二列印單元分別將該熱熔性絕緣材料與該熱熔性導電材料在該平台上成形一絕緣層與一導電層,並控制該第三列印單元於該絕緣層與該導電層之間於塗佈該熱熔性接著材料以形成該電路板。
- 如申請專利範圍第1項所述的立體列印裝置,其中該立體列印裝置為一熔融沉積製造立體列印裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述的立體列印裝置,還包括:一移動單元,配置在該平台上方且電性連接該控制單元,且該第一列印單元、該第二列印單元與該第三列印單元配置在該移動單元上。
- 如申請專利範圍第1項所述的立體列印裝置,其中該第一列印單元具有一第一加熱器,該第二列印單元具有一第二加熱器,用以分別加熱熔融該熱熔性絕緣材料與該熱熔性導電材料。
- 如申請專利範圍第1項所述的立體列印裝置,其中該第三列印單元具有一第三加熱器,用以加熱熔融該熱熔性接著材料。
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