基于3D打印技术的掩膜制作装置及其掩膜制作方法与流程

文档序号:12935040阅读:1359来源:国知局
基于3D打印技术的掩膜制作装置及其掩膜制作方法与流程

本发明涉及3d打印技术领域,特别涉及一种基于3d打印技术的掩膜制作装置及其掩膜制作方法。



背景技术:

3d打印是快速成型技术的一种,是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。如今在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,并逐渐用于一些产品的直接制造。3d打印由于其便捷性,逐渐被企业所重视,并在样品制作、小规模生产与定制化产品中得到应用。在技术的不断发展中,随着3d打印的成本逐渐下降,其价值已被一般消费者所认可。

在半导体制造中,许多工艺步骤需采用图形化技术,用于这些步骤的图形“底片”称为掩膜。传统的掩膜制作工艺对单次生产量要求大,每次修改就需要重新制做掩膜板,工艺复杂,供货周期长,价格昂贵,增加了产品研发的时间和资金成本,无法满足小批量产品制备及个性化快速定制的要求。



技术实现要素:

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种基于3d打印技术的掩膜制作装置,该掩膜制作装置缩短了产品研发的时间,降低了资金成本,能满足小批量产品制备及个性化快速定制的要求。

本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种应用于基于3d打印技术的掩膜制作装置的掩膜制作方法,该掩膜制作方法简化了掩膜制作流程,缩减了制作周期,方便使用者基于掩膜的实际实用效果即时进行修改,有效提高了工作效率。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现:一种基于3d打印技术的掩膜制作装置,包括:控制板、热床、喷嘴、步进电机、打印耗材和计算机;

所述计算机与控制板连接,所述热床、喷嘴、步进电机均与控制板连接;所述步进电机与喷嘴连接;所述喷嘴与打印耗材连接;

所述计算机用于制作掩膜3d模型、计算出打印步骤、将打印步骤传递控制板、加热所述热床完成预热以及控制步进电机与喷嘴,所述步进电机与喷嘴控制打印耗材的喷出位置与速度,以完成打印。

本发明的另一目的通过以下技术方案实现:一种应用于所述的基于3d打印技术的掩膜制作装置的掩膜制作方法,包括以下步骤:

步骤1、由autodeskcad生成掩膜的设计方案;

步骤2、采用solidworks并根据步骤1所述对掩膜设计方案,制作掩膜的3d模型,并将其保存为stl格式;

步骤3、将步骤2生成stl格式的掩膜3d模型导入3d打印软件cura中,设置必要的参数,调整打印方式与布局,导出至sd卡中,此时在sd卡中生成所述掩膜3d模型的gcode文件;

步骤4、将sd卡插入3d打印机中,选择要打印的掩膜3d模型;等待打印完毕,进行边缘多余辅助打印部分的分离工作,得到所需的掩膜3d模型的成品。

在步骤2中,在制作掩膜的3d模型的制作方法中,根据打印成品的打印效果与透光情况实时修改模型参数。

在步骤3中,所述必要的参数包括支撑——粘附平台的参数,所述支撑——粘附平台选择brim选项,使所述支撑——粘附平台在模型底边周围增加数圈薄层。

本发明由autodeskcad生成掩膜设计方案。此步骤由用户完成,若对该软件操作不熟悉,也可由其他方法生成设计图纸;若熟悉三维建模软件,也可略过此步骤,直接生成模型软件。

本发明大大简化了掩膜制作的流程,缩减了制作周期,方便使用者基于掩膜的实际实用效果实时进行修改,以提高工作效率。适用于对掩膜小规模使用与需要多次修改的实验室等场所。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:

1、本发明通过以3d打印机为媒介,将数字化的3d掩膜模型制作成完整的实物,并具备实际的使用价值,极大地简化了掩膜制作步骤,缩减了制作周期。传统的制作方法,往往需要开模制作,并需要一定的手工制作步骤,消耗大量时间与人工成本,不利于实验室与企业的研发进程。

2、对于设计的掩膜的使用效果,可通过简单的测试后提出修改方案,只需对原有模型进行修改,可以很快得到改进后的掩膜;方便进行多次修改,以得到使用效果最好的成品。大大节约了修改掩膜的成本。按照现有的方法,掩膜修改周期往往需要十天以上,而使用3d打印技术,最快能将修改周期减少到半天时间。

3、本发明提供了一种实验室与企业应用3d打印技术的思路,为开阔3d打印技术在更广阔空间的使用提供了一种新的方法。过去实验室的掩膜往往需要通过专门厂家进行订做,布景价格昂贵,而且不能在短时间内到手使用。而应用3d打印技术,可以在实验室完成从掩膜的设计、制作与使用的全过程,节省了大量的研发时间与经费。

附图说明

图1为基于3d打印机的掩膜制作装置。

图2为基于3d打印机的掩膜制作装置的掩膜制作方法。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示,一种基于3d打印技术的掩膜制作装置,包括:控制板、热床、喷嘴、步进电机、打印耗材和计算机;

所述计算机与控制板连接,所述热床、喷嘴、步进电机均与控制板连接;所述步进电机与喷嘴连接;所述喷嘴与打印耗材连接;

所述计算机用于制作掩膜3d模型、计算出打印步骤、将打印步骤传递控制板、加热所述热床完成预热以及控制步进电机与喷嘴,所述步进电机与喷嘴控制打印耗材的喷出位置与速度,以完成打印。

如图2所示,一种应用于基于3d打印技术的掩膜制作装置的掩膜制作方法,包括以下步骤:

(1)由autodeskcad生成掩膜设计方案,要求详细标注尺寸。根据实际情况可选择跳过该步骤,直接使用建模软件制作3d模型;

(2)使用建模软件根据步骤(1)中的掩膜设计制作该掩膜的3d模型。本实施例使用solidworks2012,也可根据具体需求使用不同的软件。模型制作完成后,保留sldprt格式文件,方便以后更改。可以将不同参数的模型同时制作出来,并将其保存为stl格式,方便效果对比对比;

(3)将步骤(2)生成的stl格式的掩膜3d模型导入3d打印软件cura中,设置必要参数,本实施例为了提高测试效率,同时打印4个不同参数的掩膜,调整打印方式与布局,使打印所占面积尽量小,在左侧基本选项栏下,支撑——粘附平台选择brim选项,打印速度与温度使用默认选项。打印方式应改为同时打印全部模型,逐层打印,以防止喷嘴移动过程中将以完成打印的模型破坏。软件设置完成后,将生成的gcode文件导出至sd卡中,此时在sd卡中将生成该模型的gcode文件;

(4)将sd卡插入3d打印机中,操作控制板预热热床与喷嘴。待喷嘴温度达到215℃时,选择sd卡中的gcode文件,开始打印。本例使用的打印机是立铸ultimakeroriginal,使用材料为pla聚乳酸。使用其他机型与材料所需步骤相似。等待打印完毕,对边缘多余辅助打印部分进行分离,由于本实施例打印的掩膜为较简单的几何体,因此能够直接使用美工刀处理。处理完成后,根据需要选择喷漆或镀膜控制掩膜的透光性。建议使用黑色的打印耗材以提高其掩膜的光吸收率。喷漆或镀膜后,得到所需的掩膜成品。

(5)先初步评测打印成品,检查无误后,装入设备中测试,根据实际测试效果确定是否需要修改;若需要做修改,对(2)中模型直接进行修改,重复步骤(2)至(5),直至制作出符合要求的掩膜成品为止。

上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

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