一种闭环自调节闪光固化装置及方法、导电图形制造方法及图纸

本发明专利技术属于电子印刷技术领域，公开了一种闭环自调节闪光固化装置及方法、导电图形，使用移动的菲尼尔透镜通过调焦调整光功率，同时根据需求调整脉冲氙灯的电源功率，使得闪光固化功率增大可调范围，满足各种不同需求的固化试验。使用光功率传感器对闪光参数通过优化方法进行逼近调整实现闭环控制，使得样品受到的闪光能量更加接近设定数值、固化实验的数据更加真实有效，提高了数据可信度。本发明专利技术具有菲尼尔透镜聚光作用，可以使用较小功率的电源和脉冲氙灯，有效降低成本。本发明专利技术将定时恒温表干功能融合到设备中，使得样品不必多次转移，避免的在转运过程中，环境变化对样品影响，使得获得实验数据更具有可信度。

A closed loop self regulating flash curing device and method and conductive figure

The invention belongs to the technical field of electronic printing, discloses a closed-loop self regulating flash curing device and method, a conductive pattern, the use of mobile Finil lens by adjust the optical power, at the same time according to the power demand to adjust the pulse xenon lamp, the flash curing power increases adjustable range, meet the different needs of various curing test. The optical power sensor is used to adjust the flash parameters by optimization method, and achieve closed-loop control. The flash energy of the sample is closer to the set value, and the data of the solidified experiment is more real and effective, and the data credibility is improved. The invention has the effect of Finil lens, which can use small power supply and pulse xenon lamp to reduce the cost effectively. The invention integrates the dry function of the timing constant temperature meter into the device, so that the sample does not need to be transferred for many times, avoiding the influence of environmental changes on the sample during the transportation process, so that the experimental data is more credible.

【技术实现步骤摘要】
一种闭环自调节闪光固化装置及方法、导电图形
本专利技术属于电子印刷
，尤其涉及一种闭环自调节闪光固化装置及方法、导电图形。
技术介绍
在使用纳米导电墨水打印的导电图形的电子印刷工艺过程中，最为重要的环节是导电墨水固化。烧结固化的工艺直接决定了导电图形的导电性能和对基材的附着力，导电图形由纳米银墨水打印在合成树脂材料制成的基材上。目前用来固化的方法有烤箱加热烧结、激光烧结、微波烧结等方法。这些工艺将导电墨水与基材结合起来组成了导电图形。但是目前导电墨水的性能还不够稳定，无法在长时间暴露空气后继续达到稳定的导电性能，且墨水的表干、烧结固化温度也有着较为严格的要求。通常表干温度较低，而烧结固化温度会高于100度才能获得较高的导电率。而随着应用越来越广，用于打印导电图形的基材种类越来越多，但是仅有较少材料能长时间耐100度以上，这样与烧结固化工艺的温度要求有冲突。烤箱加热烧结法固化时需要将样品取下，并在160℃的高温下加热45分钟，这种固化方法固化时间过长，容易促使墨水氧化降低导电率，降低生产效率，且多数合成树脂材料难以长时间承受100℃以上的高温。若要达到较好导电性能，基材会因为长时间高温加热而变形损坏。这样仅能采用像聚酰亚胺这种耐高温但是可塑性较差的材料作为基材，而不能采用三维打印出来的树脂结构件作为导电图形的基材。缩小了工艺的用途范围。激光烧结的时间取决于导电图形的面积，激光头置于两轴运动平台上，通过两轴运动平台带动激光对导电图形进行扫描，面积越大，时间越长。而如果导电图形面积较大，会增加烧结固化时间，降低生产效率。目前仅能通过提高电机响应速度达到提高生产效率的目的，但是常规步进电机稳定运行的速度是300到600转每分钟，转换成线性速度大概在60mm/s到120mm/s的速度，按照0.1mm的步距扫描100mm乘100mm的正方形需要14分钟到28分钟左右，效率依然较低。微波烧结对于液面较厚的导电图形，穿透能力差，仅能对液面厚度较薄的导电图形进行固化，而液面较厚的导电图形仅能将表面部分固化，而靠近基材部分的墨水将无法固化，降低图形导电率。如使用微波烧结需要打印更薄的液面，为了保证导电率，需要使用含金属量更高的墨水，但是墨水的粘度大大提成，所用于高粘度喷射的喷头的成本更高，且高粘度墨水极易堵喷头，清洗喷头时间较长，亦降低了生产效率。综上所述，现有技术存在的问题是：目前的导电图形固化方法存在固化时间过长，降低导电率，降低生产效率；对于液面较厚的导电图形，穿透能力差，降低图形导电率。如果能够将固化温度、时间降低到普通基材也可承受的状态下的同时提高导电效率和生产效率。将会大大推进电子印刷工艺的普及。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种闭环自调节闪光固化装置及方法、导电图形。本专利技术是这样实现的，一种闭环自调节闪光固化装置，所述闭环自调节闪光固化装置设置有：两个电机直线模组；用于上下移动菲尼尔透镜和恒温样件平台，以实现对光源的不同程度对焦，实现光源功率可调。电机直线模组通过螺丝固定在平台上，储能放电模块(为脉冲氙灯提供短时间高功率的能量，产生用于烧结固化的光源)和设备控制器(用于控制光功率、温度、闪光次数、菲尼尔透镜对焦程度等参数的控制)通过控制线与平台连接；菲尼尔透镜支架与透镜滑块通过螺丝连接，透镜滑块在所述电机直线模组上下滑动；脉冲氙灯通过脉冲氙灯插座安装在所述电机直线模组上。进一步，第一电机直线模组包括：第一滑块导轨、第一滑块丝杆、第一步进电机；两个第一滑块导轨与所述第一滑块丝杆并排安装在所述第一电机直线模组上，所述第一滑块丝杆的上端与所述第一步进电机相连。进一步，第二电机直线模组包括第二滑块导轨、第二滑块丝杆、第二步进电机；所述第二滑块丝杆并排安装在所述第二电机直线模组上，所述第二滑块丝杆的上端与所述第二步进电机相连。进一步，恒温的样件平台滑块与第二滑块丝杆通过螺纹配合，通过第二步进电机的带动在第二电机直线模组上下滑动。进一步，光敏传感器安装在样件平台滑块的中间位置，用于测量光亮程度。进一步，脉冲氙灯通过脉冲氙灯插座安装在第一电机直线模组上，反光罩固定在脉冲氙灯插座上用于反射脉冲氙灯的能量。进一步，遮光罩通过遮光罩支架固定在第一电机直线模组的中间，用于遮挡脉冲氙灯的强光线；储能放电模块为脉冲氙灯在短时间内提供瞬时高能，触发脉冲氙灯闪光固化导电图形。本专利技术的另一目的在于提供一种所述闭环自调节闪光固化装置的闭环自调节闪光固化方法，所述闭环自调节闪光固化方法包括以下步骤：步骤一，设定固化功率、表干温度、表干时间和闪光灯与样件的距离；步骤二，设定闪光功率进行试闪光10次，使用光敏传感器对闪光功率进行捕捉后，根据设定功率与实际功率偏差进行调节；步骤三，样件放至恒温样件平台上后进行恒温定时表干，完成表干后，按照输入光功率、闪光次数进行光子固化。所述步骤二进一步包括：(1)根据设定功率调整透镜到位置X1，令优化次数k＝1，设定误差范围为e；(2)将捕捉到的光功率Ps与设定功率Pd进行比较获得偏差E，当E>e时，转(3)，当E<e时，完成光功率矫正；(3)使用PID算法，通过多次调整使得偏差E小于设定误差范围e，完成光功率矫正。本专利技术的另一目的在于提供一种使用所述闭环自调节闪光固化装置的导电图形。现有闪光固化装置只能通过调整电源功率控制闪光功率，在产生相同光功率条件下；本专利技术使用移动的菲尼尔透镜通过调焦调整光功率，同时根据需求调整脉冲氙灯的电源功率，使得闪光固化功率增大可调范围，满足各种不同需求的固化试验。在使用相同功率的脉冲氙灯的条件下，本专利技术可使用菲尼尔透镜将光源照射面积调焦至原来的四分之一，而单位面积获得的能量提升至传统设备的四倍，有效提高了实验平台光功率的可调范围。现有光固化设备仅仅根据所需参数调整电源功率，没有反馈参数进行监督，在环境不同的地方参数会产生偏差，降低试验数据的可信度。本专利技术使用光功率传感器对闪光参数通过优化方法进行逼近调整实现闭环控制，使得样品受到的闪光能量更加接近设定数值、固化实验的数据更加真实有效，提高了数据可信度。本专利技术具有菲尼尔透镜聚光作用，可以使用较小功率的电源和脉冲氙灯，在达到相同功率的条件下，本专利技术可以使用现有设备中配备光源的功率的四分之一的光源，该光源的成本为相同参数设备光源的8分之一，有效降低成本。本专利技术将定时恒温表干功能融合到设备中，使得样品不必多次转移，避免的在转运过程中，环境变化对样品影响，使得获得实验数据更具有可信度。附图说明图1是本专利技术实施例提供的闭环自调节闪光固化装置结构示意图；图中：1、平台；2、第一电机直线模组；2-1、第一滑块丝杆；2-2、第一步进电机；2-3、第一滑块导轨；3、样件平台；4、光敏传感器；5、菲尼尔透镜；6、遮光罩；7、反光罩；8、脉冲氙灯；9、脉冲氙灯插座；10、储能放电模块；11、设备控制器；12、菲尼尔透镜支架；13、透镜滑块；14、遮光罩支架；15、第二电机直线模组；15-1、第二滑块导轨；15-2、第二滑块丝杆；15-3、第二步进电机。图2是本专利技术实施例提供的闭环自调节闪光固化方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闭环自调节闪光固化装置，其特征在于，所述闭环自调节闪光固化装置设置有：两个电机直线模组；用于上下移动菲尼尔透镜和恒温样件平台，实现对光源的不同程度对焦，实现光源功率可调；电机直线模组通过螺丝固定在平台上，用于为脉冲氙灯提供短时间高功率的能量，产生用于烧结固化的光源储能放电模块和用于控制光功率、温度、闪光次数、菲尼尔透镜对焦程度等参数的控制设备控制器通过控制线与平台连接；菲尼尔透镜支架与透镜滑块通过螺丝连接，透镜滑块在所述电机直线模组上下滑动；脉冲氙灯通过脉冲氙灯插座安装在所述电机直线模组上。

【技术特征摘要】
1.一种闭环自调节闪光固化装置，其特征在于，所述闭环自调节闪光固化装置设置有：两个电机直线模组；用于上下移动菲尼尔透镜和恒温样件平台，实现对光源的不同程度对焦，实现光源功率可调；电机直线模组通过螺丝固定在平台上，用于为脉冲氙灯提供短时间高功率的能量，产生用于烧结固化的光源储能放电模块和用于控制光功率、温度、闪光次数、菲尼尔透镜对焦程度等参数的控制设备控制器通过控制线与平台连接；菲尼尔透镜支架与透镜滑块通过螺丝连接，透镜滑块在所述电机直线模组上下滑动；脉冲氙灯通过脉冲氙灯插座安装在所述电机直线模组上。2.如权利要求1所述的闭环自调节闪光固化装置，其特征在于，第一电机直线模组包括：第一滑块导轨、第一滑块丝杆、第一步进电机；两个第一滑块导轨与所述第一滑块丝杆并排安装在所述第一电机直线模组上，所述第一滑块丝杆的上端与所述第一步进电机相连。3.如权利要求1所述的闭环自调节闪光固化装置，其特征在于，第二电机直线模组包括第二滑块导轨、第二滑块丝杆、第二步进电机；所述第二滑块丝杆并排安装在所述第二电机直线模组上，所述第二滑块丝杆的上端与所述第二步进电机相连。4.如权利要求3所述的闭环自调节闪光固化装置，其特征在于，恒温的样件平台滑块与第二滑块丝杆通过螺纹配合，通过第二步进电机的带动在第二电机直线模组上下滑动。5.如权利要求1所述的闭环自调节闪光固化装置，其特征在于，光敏传感器安装在样件平台滑块的中间位置，用于测量光...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡博，黄进，王建军，赵家勇，刘大川，赵鹏兵，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61