一种陶瓷基板连续化丝网印刷机及其印刷方法技术

一种陶瓷基板连续化丝网印刷机及其印刷方法，涉及丝网印刷。陶瓷基板连续化丝网印刷机包括薄膜送膜系统、印刷系统、热处理系统、基板收膜系统；所述薄膜送膜系统、印刷系统、热处理系统、基板收膜系统依次排列并放置于地面，薄膜送膜系统的传动机构连接印刷系统和热处理系统，印刷系统和热处理系统之间设有定位机构，碳化硅陶瓷薄膜从薄膜送膜系统送出并通过定位机构后传送进入印刷系统和热处理系统，再经定位机构由基板收膜系统卷取成品基板。可以短时间内使碳化硅陶瓷薄膜表面均匀涂布印料，并对印刷好的印料进行热处理固化，从而将碳化硅陶瓷薄膜制成带有电路图案的碳化硅陶瓷基板。

Ceramic substrate continuous screen printing machine and printing method thereof

The utility model relates to a ceramic substrate continuous screen printing machine and a printing method thereof, relating to screen printing. Ceramic substrate continuous screen printing machine comprises a thin film feeding system, printing system, heat treatment system, substrate film collecting system; the thin film feeding system, printing system, heat treatment system, substrate film collecting system are arranged and placed on the ground, the transmission mechanism of film film feeding system connection printing system and heat treatment system and the positioning mechanism is arranged between the printing system and heat treatment system, silicon carbide ceramic thin film from the film film feeding system and sent into the printing system and sending system through the positioning mechanism after heat treatment, the positioning mechanism comprises a substrate film collecting system of coiling finished substrate. The silicon carbide ceramic film can be evenly coated and printed on a surface in a short time, and the printed material is treated by heat treatment, thus the silicon carbide ceramic film is made into a silicon carbide ceramic substrate with a circuit pattern.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷基板连续化丝网印刷机及其印刷方法
本专利技术涉及丝网印刷，尤其是涉及一种陶瓷基板连续化丝网印刷机及其印刷方法。
技术介绍
随着电子器件向着大功率、小尺寸、高密集封装的方向发展，散热问题成为制约行业发展的主要瓶颈。电子器件要求采用微细化的元件和电路图案，极大增加了其功率密度，使器件在工作时容易产生并积累大量的热量。这些热量若不能及时通过热传导等形式传递出去，会严重影响器件的使用性能和使用寿命。因此，电子器件要求采用具有高导热、高绝缘、高机械性能和高平整度的散热基板，并在基板上制作相应的电路。目前，以铝基板为代表的金属基板具有热导率高、生产成本低等优势，广受市场欢迎，但其热膨胀系数往往不能与芯片相匹配，容易产生热失配、热应力等诸多问题，进而影响到器件的性能、质量和使用寿命，更不可能用于精密器件；采用Cu/Mo板和Cu/W板等合金作为散热基板，虽然可以解决大功率LED芯片材料与散热材料间因热膨胀失配造成电极引线断裂的问题，但生产成本过高。另一种常用的基板是陶瓷基板，如Al2O3、AlN基板等，具有高热导率、低的介电常数和介电损耗，且能克服金属基板热失配的问题，但制备工艺复杂、覆铜难、成本高，在实际应用中也受到限制。因此，如何将以上基板材料的优点相结合，成为了研究的热点与难点。近年来，碳化硅颗粒增强铝基复合材料因具有低热膨胀系数、高导热率及密度小等优点，将其应用于新型电子封装材料前景广阔。特别是碳化硅复合薄膜材料，由于具有优异的热传导性能及良好的机械性能，能够克服市场上常用金属基板热膨胀系数大、需要额外制作绝缘层等不足，可以制造出高性能的新型陶瓷基板。本申请人在中国专利ZL2008100705331公开一种碳化硅陶瓷薄膜成型装置与碳化硅陶瓷薄膜的制备方法，利用先驱体熔融纺膜法制备碳化硅陶瓷薄膜，所制得的薄膜导热性能优异，具备优良的力学性能，连续成型长度逾百米。将其作为散热基板使用，可以有效地克服现有金属基板的缺点，且制备工艺简单，生产成本低，满足大规模量产条件。但目前在碳化硅陶瓷薄膜上涂布作为电极电路的银浆，只能采用人工化丝网印刷，涉及手工上料、涂刮等操作，不仅极大地影响印刷速度，同时会因人为因素的不确定性而影响到电路印刷质量。要将碳化硅陶瓷薄膜作为陶瓷基板规模化量产和使用，必须提供一种可以连续化规模生产的丝网印刷机，该机器能够短时间内在连续碳化硅陶瓷薄膜表面均匀涂布银浆，并对印刷好的银浆进行热处理固化，从而将薄膜制成带有电路图案的成品基板。丝网印刷机用于薄膜基板电路的制作，在多项授权专利中已有公开。中国专利ZL2011800206865公开了一种实用的丝网印刷生产线及丝网印刷方法，可用于制作和生产印刷电路基板，且对一个电子电路元件安装线设置多台丝网印刷机，能够缩短作业时间，但不适用于连续长条带状陶瓷薄膜的电路印制。中国专利ZL2011100275922公开了一种能够防止在印刷时薄膜产生皱褶并且不会污染先前印刷的薄膜上的印刷物的薄膜丝网印刷机，可以给卷成滚筒状的薄膜印刷图案，但所采用的吸附平台不可能用于具有高硬度和脆性的陶瓷薄膜，因为该方法涉及薄膜弯折、夹紧等操作，极容易使陶瓷薄膜脆裂。中国专利ZL2006101090994公开了一种丝网印刷装置和印刷方法，通过增加热风发生器的表面干燥机构，避免了软钎料残留在掩模侧的问题，但后续无高温热处理过程，不能使印料彻底固化，无法直接得到带有电路的成品基板。目前尚未有专利涉及连续碳化硅陶瓷基板的电路印制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全自动、连续化、高效率，能够连续制作带有电路的陶瓷基板，极大程度提高生产效率，并能使印料均匀、致密地涂布在碳化硅陶瓷薄膜表面，有效降低电路的电阻和热阻的陶瓷基板连续化丝网印刷机。本专利技术的另一目的在于提供可以使印料按预先设定好的电路图案，涂布在带状碳化硅陶瓷薄膜表面，并通过热处理平台实现印料的固化，最终完成电路制作，得到成品碳化硅陶瓷基板的陶瓷基板连续化丝网印刷机的印刷方法。所述陶瓷基板连续化丝网印刷机包括：薄膜送膜系统、印刷系统、热处理系统、基板收膜系统；所述薄膜送膜系统、印刷系统、热处理系统、基板收膜系统依次排列并放置于地面，薄膜送膜系统的传动机构连接印刷系统和热处理系统，印刷系统和热处理系统之间设有定位机构，碳化硅陶瓷薄膜从薄膜送膜系统送出并通过定位机构后传送进入印刷系统和热处理系统，再经定位机构由基板收膜系统卷取成品基板。所述薄膜送膜系统包括：碳化硅陶瓷薄膜、卧式电动机、定位机构、传动机构和辊筒，所述碳化硅陶瓷薄膜带印刷电路，所述卧式电动机用于驱动薄膜卷盘转动，所述定位机构用于确定薄膜进入印刷系统的位置，所述传动机构用于带动薄膜前进，所述辊筒的表面经粗糙处理；所述碳化硅陶瓷薄膜由先驱体熔融纺膜法制得，宽度为1～8mm，使碳化硅陶瓷薄膜能够正好卡在薄膜卷盘的两个侧壁之间；所述薄膜卷盘由塑料制成，其内径最好大于100mm，避免因内径曲率过大造成碳化硅陶瓷薄膜折裂，薄膜卷盘的厚度根据碳化硅陶瓷薄膜的宽度在3～10mm内可变，薄膜卷盘用于固定薄膜层叠成卷的两个侧壁厚度固定为1mm。一般来说，一个完整的薄膜卷盘所含的薄膜应在200m以上。至多10个厚度一致的薄膜卷盘可同时套插在卧式电动机的转轴上，转轴直径与薄膜卷盘的内径相等，且其前端有螺纹。所述薄膜送膜系统中的定位机构包括：塑料支撑底板、塑料限位条和塑料更换辅助件，薄膜可各自独立地拉到并使其恰好卡在相邻两塑料限位条之间，从而固定薄膜进入印刷系统的位置；所述塑料限位条位于塑料支撑底板的上方，其宽度为2mm，相邻两塑料限位条的间距根据薄膜的宽度设计出多种不同的规格。所述塑料更换辅助件位于定位机构侧面，用于夹取定位机构，以便于更换安装；所述定位机构可由模具一体成型。所述薄膜送膜系统中的传动机构包括：立式电动机、主动齿轮、链条传动带和从动齿轮，工作时，带有变频器的立式电动机转动，带动主动齿轮转动，通过链条传动带使所有从动齿轮以相同转速转动，达到联动驱动的效果，所有辊筒会以同从动齿轮相同的角速度转动，从而带动位于辊筒上的薄膜前进。所述辊筒，相邻两个辊筒之间存在一定间隙。所述印刷系统包括：传动皮带、带有活塞的支柱、气缸、丝杆传动用梯形螺纹螺纹杆、马达、丝杆传动用光杆、菲林模板和刮板装置，所述传动皮带紧紧套在连续的8个辊筒上，当链条传动带带动辊筒转动时，可以无滑移地带动传动皮带运动，薄膜可随传动皮带的运动而前进；所述传动皮带可在印刷时为薄膜提供均匀平整的受力支撑面，所述带有活塞的支柱用于支撑位于传动皮带上方的菲林模板，活塞使得支柱能够升高和降低固定的高度值，从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装置通过气缸连接套接在螺纹杆上的零件。所述气缸可以使刮板装置实现固定高度值的上下运动。所述丝杆传动用梯形螺纹螺纹杆、马达、丝杆传动用光杆可使刮板装置实现较大范围的左右运动。在印刷系统中，所述菲林模板包括：具有图案化开口的菲林版、带有固定塑料限位块的塑料框架，所述菲林版被张紧夹于塑料框架内侧缝隙之间。所述菲林版可以根据实际需要做出不同图案化开口。所述塑料限位块用于固定薄膜进入印刷的位置，确保印料均能沉积在薄膜之上，薄膜从相邻的限位块间隙之间穿过。在印刷系统中，所述刮板装置包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷基板连续化丝网印刷机，其特征在于包括：薄膜送膜系统、印刷系统、热处理系统、基板收膜系统；所述薄膜送膜系统、印刷系统、热处理系统、基板收膜系统依次排列，薄膜送膜系统的传动机构连接印刷系统和热处理系统，印刷系统和热处理系统之间设有定位机构，碳化硅陶瓷薄膜从薄膜送膜系统送出并通过定位机构后传送进入印刷系统和热处理系统，再经定位机构由基板收膜系统卷取成品基板。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基板连续化丝网印刷机，其特征在于包括：薄膜送膜系统、印刷系统、热处理系统、基板收膜系统；所述薄膜送膜系统、印刷系统、热处理系统、基板收膜系统依次排列，薄膜送膜系统的传动机构连接印刷系统和热处理系统，印刷系统和热处理系统之间设有定位机构，碳化硅陶瓷薄膜从薄膜送膜系统送出并通过定位机构后传送进入印刷系统和热处理系统，再经定位机构由基板收膜系统卷取成品基板。2.如权利要求1所述一种陶瓷基板连续化丝网印刷机，其特征在于所述薄膜送膜系统包括：碳化硅陶瓷薄膜、卧式电动机、定位机构、传动机构和辊筒，所述碳化硅陶瓷薄膜带印刷电路，所述卧式电动机用于驱动薄膜卷盘转动，所述定位机构用于确定薄膜进入印刷系统的位置，所述传动机构用于带动薄膜前进，所述辊筒的表面经粗糙处理；所述碳化硅陶瓷薄膜由先驱体熔融纺膜法制得，宽度为1～8mm，使碳化硅陶瓷薄膜能够正好卡在薄膜卷盘的两个侧壁之间；所述薄膜卷盘由塑料制成，至多10个厚度一致的薄膜卷盘可同时套插在卧式电动机的转轴上，转轴直径与薄膜卷盘的内径相等，且其前端有螺纹；所述薄膜卷盘的内径可大于100mm，薄膜卷盘的厚度可为3～10mm，薄膜卷盘用于固定薄膜层叠成卷的两个侧壁厚度固定可为1mm；一个完整的薄膜卷盘所含的薄膜可在200m以上。3.如权利要求1所述一种陶瓷基板连续化丝网印刷机，其特征在于所述薄膜送膜系统中的定位机构包括：塑料支撑底板、塑料限位条和塑料更换辅助件，薄膜卡在相邻两塑料限位条之间，用于固定薄膜进入印刷系统的位置；所述塑料限位条位于塑料支撑底板的上方，塑料限位条的宽度可为2mm，所述塑料更换辅助件位于定位机构侧面，用于夹取定位机构。4.如权利要求1所述一种陶瓷基板连续化丝网印刷机，其特征在于所述薄膜送膜系统中的传动机构包括：立式电动机、主动齿轮、链条传动带和从动齿轮，工作时，带有变频器的立式电动机转动，带动主动齿轮转动，通过链条传动带使所有从动齿轮以相同转速转动，达到联动驱动的效果，所有辊筒会以同从动齿轮相同的角速度转动，从而带动位于辊筒上的薄膜前进。5.如权利要求1所述一种陶瓷基板连续化丝网印刷机，其特征在于所述印刷系统包括：传动皮带、带有活塞的支柱、气缸、丝杆传动用梯形螺纹螺纹杆、马达、丝杆传动用光杆、菲林模板和刮板装置，所述传动皮带套在连续的8个辊筒上，当链条传动带带动辊筒转动时，带动传动皮带运动，薄膜随传动皮带的运动前进；所述传动皮带在印刷时为薄膜提供均匀平整的受力支撑面，所述带有活塞的支柱用于支撑位于传动皮带上方的菲林模板，位于菲林模板上方的刮板装置通过气缸连接套接在螺纹杆上；所述气缸使刮板装置实现固定高度值的上下运动；所述丝杆传动用梯形螺纹螺纹杆、马达、丝杆传动用光杆，使刮板装置实现左右运动。6.如权利要求1所述一种陶瓷基板连续化丝网印刷机，其特征在于在印刷系统中，所述菲林模板包括：具有图案化开口的菲林版、带有固定塑料限位块的塑料框架，所述菲林版被张紧夹于塑料框架内侧缝隙之间；所述菲林版根据实际需要做出不同图案化开口；所述塑料限位块用于固定薄膜进入印刷的位置，确保印料均能沉积在薄膜之上，薄膜从相邻的限位块间隙之间穿过。7.如权利要求1所述一种陶瓷基板连续化丝网印刷机，其特征在于在印刷系统中，所述刮板装置包括：固定板、刮刀、透明储料罐、微型马达、推杆、小风扇和电热丝，插有推杆的储料罐装在固定板中间，两片刮刀对称插在固定板上，两套由小风扇和电热丝组成的吹热风器对称装在固定板两端；不锈钢刮刀宽度小于菲林模板的塑料框架内侧宽度，使其能正常运动且能横跨整个菲林版；所述透明储料罐为长方体状，其出料口宽度等于不锈钢刮刀的宽度；所述微型马达连接有微型控制器，用于控制微型马达的转动圈数，达到控制印料出料量的目的；所述印料最好选用高温银浆。8.如权利要求1所述一种陶瓷基板连续化丝网印刷机，其特征在于所述热处理系统包括：3个加热炉、表面有粗糙处理的陶瓷辊筒、热电偶、保温层、加热电阻丝、炉膛、薄膜进口、薄膜出口和连接传动机构的从动齿轮，在热处理系统内部，薄膜置于陶瓷辊筒上方，并被炉膛所包围，炉膛上设有加热电阻丝和保温层；所述3个加热炉可分别通过温度控制面板设置不同的加热温度并保温，在每个加热炉中，有热电偶分前中后3个位置分别悬挂插到炉膛中间位置的内部，用于测量炉膛内温度，并能反映在温度控制面板；所述从动齿轮位于加...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚荣迁，廖亮，陈奋，周瑞，陈增，褚福临，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35