一种蚀刻掩膜喷墨直接成像系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，包括喷墨打印机；所述喷墨打印机包括输出控制系统、供墨装置、输出装置和掩膜固化成像装置；其中，主要改进了供墨装置和掩膜固化成像装置。本实用新型公开了一种蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，保证了恒压供墨输出，保证了墨水供应的顺畅、稳定以及墨滴大小的均匀。采用了双固化灯头的设计，其能够保证固化效果的均匀和准确性提高打印输出质量。
【专利说明】
一种蚀刻掩膜喷墨直接成像系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及蚀刻工艺设备技术领域，尤其涉及一种蚀刻掩膜喷墨直接成像系统。
【背景技术】
[0002]众所周知，蚀刻技术以及蚀刻工艺在诸多行业均有技术应用;例如在金属模具、电子电路板、五金板件、精密零件、电梯装饰板、印刷制板、广告标牌等行业以及精密蚀刻加工、玻璃蚀刻工艺等行业领域，都需要使用蚀刻工艺技术。
[0003]几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板(即PCB板)。印制板的设计和制造质量会直接影响到整个产品的质量和成本。
[0004]众所周知，做PCB板就是把设计好的原理图变成一块实实在在的PCB电路板并不容易;在集成电路板制造过程中，常需要在基板设计出具体线路图案，它们的形成可以借由蚀刻技术完成。早期半导体制程中所采用的蚀刻方式为湿蚀刻，主要是借由溶液与待蚀刻材质间的化学反应进行实施。
[0005]PCB的传统制作工艺常用的材料包括菲林底版、基板材料、掩膜等等。
[000?]有关基板材料:覆铜箔层压板(Copper Clad Laminates，简写为CCL)，简称覆铜箔板或覆铜板，是制造印制电路板(以下简称PCB)的基板材料。目前最广泛应用的蚀刻法制成的PCB，就是在覆铜箔板上有选择的进行的蚀刻，得到所需的线路的图形。覆铜箔板在整个印制电路板上，主要担负着导电、绝缘和支撑三个方面的功能。
[0007]有关菲林底版:菲林底版是印制电路板生产的前导工序，菲林底版的质量直接影响到印制板生产质量。印制板的每种导电图形(信号层电路图形和地、电源层图形)和非导电图形(阻焊图形和字符)至少都应有一张菲林底片。通过光化学转移工艺，将各种图形转移到生产板材上去。
[0008]有关掩膜:在半导体制造中，许多芯片工艺步骤采用光刻技术，用于这些步骤的图形“底片”称为掩膜(也称作“掩模”)，其作用是:在硅片上选定的区域中对一个不透明的图形模板遮盖，继而下面的腐蚀或扩散将只影响选定的区域以外的区域。
[0009]PCB工程制作
[0010]一、PCB基本制造工艺流程:
[0011]覆箔板一>下料--> 烘板(防止变形)--> 制模一> 洗净、烘干一> 贴膜(或网印)一>曝光显影(或抗腐蚀油墨)--> 蚀刻--> 去膜---> 电气通断检测--> 清洁处理--> 网印阻焊图形(印绿油)--> 固化--> 网印标记符号--> 固化--> 钻孔--> 外形加工--> 清洗干燥--> 检验-->包装一> 成品。
[0012]如图1以及图2所示，传统的蚀刻工艺流程主要有两种；具体如图1，这种传统蚀刻工艺主要包括图形设计、菲林输出、制作丝网版、丝网印刷蚀刻掩膜、掩膜固化烘干、蚀刻、清洗掩膜和烘干;具体的原理就是简单说典型图像电镀法，即先在板子外层需要保留的铜箔部分上，也就是电路的图形部分上镀一层抗蚀层(即掩膜)，然后用化学方法将其余的铜箔腐蚀掉，称为蚀刻。同样图2中所示意的传统蚀刻工艺也要先进行菲林输出，输出图形底板，然后再进行复杂的掩膜成像、蚀刻等步骤。很显然，传统的蚀刻工艺依然操作起来更加复杂，且具有生产成本更高、生产效率低以及污染严重等问题。
[0013]随即我公司经过大量的研究设计出了蚀刻掩膜成像系统;如图3所示，该蚀刻掩膜直接成像包括喷墨打印机;其中，喷墨打印机包括输出控制系统、供墨装置、输出装置和掩膜固化成像装置;通过图形文本点阵化输出控制模块可以将点阵化图形转化成喷墨打印机可识别的电子文件;然后直接通过喷墨打印机直喷成像的加工，在基材表面直接完成蚀刻掩膜。从而，其解决了传统蚀刻系统的生产效率低、生产成本高的技术问题;但是，研究同样发现该传统喷墨打印机中的供墨装置输出墨滴不均匀，影响成像效果。同时传统掩膜固化成像装置，其采用单组固化灯头，其在固化时常常会导致墨滴固化不均匀的问题。
[0014]综上所述，如何克服现有技术中的上述技术缺陷，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0015]本实用新型的目的在于提供一种蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，以解决上述问题。
[0016]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0017]本实用新型提供了一种蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，包括喷墨打印机；
[0018]所述喷墨打印机包括输出控制系统、供墨装置、输出装置和掩膜固化成像装置；
[0019]其中，所述供墨装置具体包括恒压栗、栗体导气管和多组墨盒;所述栗体导气管的一端与所述恒压栗的输气口连通，所述栗体导气管的另一端分别通过管路与多组墨盒一一连通;且每个墨盒的末端都设置有墨盒出墨管。
[0020]优选的，作为一种可实施方案;所述喷墨打印机还包括多个气压传感器和控制器；所述控制器分别与多个气压传感器电连接，且所述控制器还与所述恒压栗电连接。
[0021]优选的，作为一种可实施方案;多个所述气压传感器与多组墨盒的数量相同，且所述气压传感器一一对应设置在所述墨盒中。
[0022]优选的，作为一种可实施方案;所述控制器为单片机。
[0023]优选的，作为一种可实施方案;所述控制器为PLC控制器。
[0024]优选的，作为一种可实施方案;所述墨盒具体包括外墨盒、软管及内墨盒;所述软管分别与所述外墨盒及内墨盒连通;上述软管实际上是所述外墨盒向所述内墨盒输送墨水的管道，它实际上就是一组虹吸管。
[0025]优选的，作为一种可实施方案;所述外墨盒为自动调压墨盒。
[0026]优选的，作为一种可实施方案;所述掩膜固化成像装置具体为紫外线固化装置或热固化装置。
[0027]优选的，作为一种可实施方案;所述掩膜固化成像装置(即为随动瞬亮固化装置)具体包括两组固化灯头;两组所述固化灯头分别设置在所述喷墨打印机的喷墨打印头的两侧;所述控制器分别与两个固化灯头电连接。
[0028]优选的，作为一种可实施方案;所述固化灯头具体为紫外线固化灯。
[0029]与现有技术相比，本实用新型实施例的优点在于:
[0030]本实用新型提供的一种蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，分析上述主要内容可知:本实用新型提供的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，其主要改进了喷墨打印机的供墨装置和掩膜固化成像装置；
[0031]供墨装置是由恒压栗通过栗体导气管以及管路分别与多组墨盒相连，并在打印过程中一直监控墨盒内的气压强度并在气压变动小时通过向盒内栗气提高墨水管路内的压力使墨水一直保持一个恒定的压力保证墨水供应的顺畅和稳定。掩膜固化成像装置采用了双固化灯头的设计，其能够保证固化效果的均匀和准确性提高打印输出质量。
【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1是传统技术中的一种蚀刻工艺流程；
[0034]图2是传统技术中的另一种蚀刻工艺流程；
[0035]图3是传统蚀刻掩膜成像系统结构原理框图；
[0036]图4是本实用新型实施例提供的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统的系统结构图；
[0037]图5是本实用新型实施例提供的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统中的供墨装置的结构示意图；
[0038]图6是本实用新型实施例提供的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统中的供墨装置的电路原理示意图；
[0039]图7是本实用新型实施例提供的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统中的掩膜固化成像装置的结构原理示意图；
[0040]图8是本实用新型实施例提供的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统中的掩膜固化成像装置的一种工作状态示意图；
[0041]图9是本实用新型实施例提供的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统中的掩膜固化成像装置的另一工作状态示意图。
[0042]附图标记说明:
[0043]喷墨打印机I;
[0044]图形文本点阵化输出控制模块2;
[0045]供墨装置10;
[0046]输出装置11;
[0047]掩膜固化成像装置12;
[0048]恒压栗13;
[0049]栗体导气管14;
[0050]墨盒15;
[0051 ] 墨盒出墨管16;
[0052]气压传感器17;
[0053]控制器18;
[0054]喷墨打印头19;
[0055]固化灯头20。
【具体实施方式】
[0056]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0057]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0058]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0059]下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
[0060]参见图4，本实用新型实施例提供的一种蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，包括喷墨打印机I以及图形文本点阵化输出控制模块2;
[0061]所述喷墨打印机I包括输出控制系统(未示出)、供墨装置10、输出装置11和掩膜固化成像装置12;
[0062]其中，具体参见图5，所述供墨装置10具体包括恒压栗13、栗体导气管14和多组墨盒15;所述栗体导气管14的一端与所述恒压栗13的输气口连通，所述栗体导气管14的另一端分别通过管路与多组墨盒15—一连通;且每个墨盒15的末端都设置有墨盒出墨管16。
[0063]需要说明的是，所述恒压栗用于通过向所述栗体导气管以及多组墨盒供气，进而向多组墨盒均匀输出气压，从致使每个墨盒都可以均匀地喷出一滴蚀刻掩膜墨水，在纸上形成一个大小均匀的墨滴。掩膜喷墨供墨系统是由恒压栗通过栗体导气管以及管路分别与多组墨盒相连，并在打印过程中一直监控墨盒内的气压强度并在气压变动小时通过向盒内栗气提高墨水管路内的压力使墨水一直保持一个恒定的压力保证墨水供应的顺畅和稳定。
[0064]下面对本实用新型实施例提供的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统的具体结构以及具体技术效果做一下详细说明:
[0065]优选的，作为一种可实施方案;具体参见图6，所述喷墨打印机还包括多个气压传感器17和控制器18;所述控制器18分别与多个气压传感器17电连接，且所述控制器18还与所述恒压栗13电连接。
[0066]需要说明的是，上述气压传感器是监控墨盒气压状态的器件，同时通过控制器反馈到恒压栗处，最后通过控制器控制恒压栗的输出功率等参数，进而实现恒压栗供气量的调节控制，最终达到控制墨滴大小的目的。
[0067]优选的，作为一种可实施方案;多个所述气压传感器17与多组墨盒15的数量相同，且所述气压传感器17—一对应设置在所述墨盒15中。
[0068]需要说明的是，上述气压传感器可以是多个，其分别监控多个墨盒的气压状态，同时也可以只是一个气压传感器;很显然，优选使用为多个气压传感器。多个气压传感器有助于计算出墨盒组的平均气压，更加有利于控制器对恒压栗的反馈控制。
[0069]优选的，作为一种可实施方案;所述控制器18为单片机。
[0070]优选的，作为一种可实施方案;所述控制器18为PLC控制器。
[0071]需要说明的是，上述控制器的主要作用是对恒压栗的反馈控制，(即接收气压传感器的感应检测数据信号，判断对恒压栗的喷气量实施反馈控制，涉及程序部分为公知常识，对此不再赘述)，其与气压传感器以及恒压栗构成了反馈控制电路。很显然，上述控制器可以是单片机，也可以是PLC控制器等器件。
[0072]优选的，作为一种可实施方案;所述墨盒具体包括外墨盒、软管及内墨盒;所述软管分别与所述外墨盒及内墨盒连通;上述软管实际上是所述外墨盒向所述内墨盒输送墨水的管道，它实际上就是一组虹吸管。
[0073]优选的，作为一种可实施方案;所述外墨盒为自动调压墨盒。
[0074]需要说明的是，墨盒是由外墨盒(墨瓶)、软管及支架等附件、内墨盒(墨囊)等三大部分组成。
[0075]1.外墨盒:外墨盒即放置在打印机外面的大容量墨水容器，它一般是由塑料注塑成形的。外墨盒一般都带有注墨孔以方便补充墨水，另外还有一个透气孔，以维持容器内外的压力平衡。对于外墨盒来说，控制墨水液面高度是一个非常重要的问题，墨水液面高度过高会导致外墨盒压力过大而使墨水流进打印机中的废墨仓里白白浪费掉。为解决这个问题，本实用新型还采用了自动调压的外墨盒被称为恒压墨盒，它可以直接固定在打印机外壳上。
[0076]2.软管:软管也称排管，它是外墨盒向内墨盒输送墨水的管道，它实际上就是一组虹吸管，将外墨盒和内墨盒连接在一起。
[0077]3.内墨盒:装入打印机内部的墨盒称为内墨盒，它的大小和外形与原厂墨盒差不多，可装在打印机的墨车中取代原厂墨盒(也有用原厂墨盒改装的内墨盒)。
[0078]优选的，作为一种可实施方案;所述输出装置还包括字车机构和驱动机构(未示出)；所述驱动机构用于接收运动控制指令，驱动所述字车机构运动到目标位置处。
[0079]需要说明的是，不同的喷墨打印机的字车单元的结构稍有不同。字车机构中的字车是安装墨盒和喷头的部件。字车在字车结构中皮带的拖动下，沿导轨做左右往还复直线间歇运动。因此，喷头便能沿字行方向，自左往右或自右往左完成一个点阵字符及一行字符的打印。在字车结构中设有一个印字间隙调节杆，它的位置根据纸的厚度定。当打印单页纸时设置在水平位置上。当打印信封纸时设置在垂直位置上，这是间隙为0.7MM。字车结构包括:字车、导轨、喷头、墨盒等;上述字车机构的驱动机构一般包括字车皮带、字车电机、数据线、字车复位传感器等等，对此不再一一赘述。
[0080]优选的，作为一种可实施方案;所述掩膜固化成像装置12具体为紫外线固化装置或热固化装置。
[0081]需要说明的是，所述固化装置能够针对所开发的蚀刻掩膜墨水进行快速准确的固化。上述固化装置主要分为两大类，即紫外线固化装置或是热固化装置;其中紫外线固化装置通过紫外线照射对蚀刻掩膜墨水进行固化;然而，热固化装置则通过加热方式对蚀刻掩膜墨水进行固化(一般的，热固化装置具体又包括两种热固化方式，即红外线照射方式固化或基材表面加热方式固化)。
[0082]优选的，作为一种可实施方案;具体参见图7、图8和图9，所述掩膜固化成像装置12(即为随动瞬亮固化装置)具体包括两组固化灯头20;两组所述固化灯头20分别设置在所述喷墨打印机的喷墨打印头19的两侧;所述控制器分别与两个固化灯头电连接。
[0083]优选的，作为一种可实施方案;所述固化灯头具体为紫外线固化灯。
[0084]需要说明的是，所述固化装置能够针对所开发的蚀刻掩膜墨水进行快速准确的固化。上述固化装置主要分为两大类，即紫外线固化装置或是热固化装置;其中紫外线固化装置通过紫外线照射对蚀刻掩膜墨水进行固化;然而，热固化装置则通过加热方式对蚀刻掩膜墨水进行固化(一般的，热固化装置具体又包括两种热固化方式，即红外线照射方式固化或基材表面加热方式固化)。
[0085]本实用新型实施例中的掩膜固化成像装置包括两组固化灯头(简称:灯头)，且分别安装在打印头组件的左右两侧，具体运作功能与传统方式不同在于:两组灯头始终只有一组灯头在工作，并且是在打印头行进方向之后的一组灯头在工作(同时控制器识别打印头的运动方向，并反馈控制给固化灯头，从而保证打印头方向后侧的固化灯头随动实施固化处理)。如图8和图9所示，这样的随动固化的工作方式能够保证固化效果的均匀和准确性提高打印输出质量。
[0086]关于蚀刻掩膜墨水的技术说明:
[0087]1、附着力强:墨水喷射到工件表面能快速凝固，凝固后附着力强不易直接脱落。
[0088]2、掩膜墨水适应性:该墨水能广泛的用在多种材料工件上，可全面适用于蚀刻加工行业。对玻璃金属等表面光滑质地坚硬无涂层的工件均可直喷加工，并且通过颜色改造可直接用于各种材质的彩图直接输出或者蚀刻后填色工作。
[0089]3、掩膜墨水通用性:该墨水的表面张力、流畅度、精细度等技术指标能够通过原料配比的微调达到多款喷头要求，以满足不同工况下设备的选择，提升其设备通用性。
[0090]4、树脂成分研磨精细度:由于采用了油墨的配比结构，为了达到墨水的技术特性致使对树脂原材料的颗粒度精细程度要求大大提升。
[0091]5、墨水配置:为了墨水的适应性和通用性还有环保性等方面要求，在填充剂和稀料方面都做了不同于常规墨水的改进。并做了大量的实验验证了墨水的稳定性和可靠度。
[0092]6、成型掩膜耐酸碱度高:墨水凝固成膜后最终体现的特性是耐酸碱能够满足蚀刻加工需要。
[0093]7、蚀刻后可简单脱膜:墨水凝固成膜后需要脱膜时，在水中经过短时浸泡冲洗就可轻易将膜层洗掉，并可通过过滤网将废水和脱离膜层分离达到水循环利用。
[0094]在蚀刻掩膜喷墨直接成像系统中，通过图形文本点阵化输出控制模块可以将点阵化图形转化成喷墨打印机可识别的电子文件;然后直接通过喷墨打印机直喷成像的加工，在基材表面直接完成蚀刻掩膜。这样一来，蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，无需出光学成像片和制版印刷，减少了加工环节、进而节省了成本，同时也显著提高了生产效率。
[0095]具体工作时，图形文本点阵化输出控制模块能够将输入的电子图形文件处理成输出控制系统认知的数据信号;输出控制系统能够根据数据信号对供墨装置、输出装置和掩膜固化成像装置分别发出控制指令使的三个子系统协同工作。供墨装置为输出装置提供连续的恒压的掩膜油墨供应并提供缺墨提醒和不间断输出换墨功能。为设备连续工作提供耗材供应保障。输出装置能够完美的根据数据信号将掩膜墨水直接输出到要蚀刻的基材表面形成含有图形图像的未固化掩膜层。掩膜固化成像装置能够准确快捷的对在基材表面所形成的掩膜层进行固化处理使得掩膜层由液态向固态的转换并且牢固的粘连在基材表面并发挥其耐酸碱性(上述部分技术内容为【背景技术】中的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统)。
[0096]本实用新型蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，相比较传统的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，保证了恒压供墨输出，保证了墨水供应的顺畅、稳定以及墨滴大小的均匀。同时，掩膜固化成像装置采用了双固化灯头的设计，其能够保证固化效果的均匀和准确性提高打印输出质量。综上所述，本实用新型蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，具体诸多方面的技术优势，因此其必将带来良好的市场前景和经济效益。
[0097]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，其特征在于，包括喷墨打印机;所述喷墨打印机包括输出控制系统、供墨装置、输出装置和掩膜固化成像装置； 其中，所述供墨装置具体包括恒压栗、栗体导气管和多组墨盒;所述栗体导气管的一端与所述恒压栗的输气口连通，所述栗体导气管的另一端分别通过管路与多组墨盒一一连通;且每个墨盒的末端都设置有墨盒出墨管。2.如权利要求1所述的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，其特征在于， 所述喷墨打印机还包括多个气压传感器和控制器;所述控制器分别与多个气压传感器电连接，且所述控制器还与所述恒压栗电连接。3.如权利要求2所述的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，其特征在于， 多个所述气压传感器与多组墨盒的数量相同，且所述气压传感器一一对应设置在所述墨盒中。4.如权利要求2所述的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，其特征在于， 所述控制器为单片机。5.如权利要求2所述的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，其特征在于， 所述控制器为PLC控制器。6.如权利要求1所述的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，其特征在于， 所述墨盒具体包括外墨盒、软管及内墨盒;所述软管分别与所述外墨盒及内墨盒连通。7.如权利要求6所述的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，其特征在于， 所述外墨盒为自动调压墨盒。8.如权利要求1所述的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，其特征在于， 所述掩膜固化成像装置具体为紫外线固化装置或热固化装置。9.如权利要求2所述的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，其特征在于， 所述掩膜固化成像装置具体包括两组固化灯头;两组所述固化灯头分别设置在所述喷墨打印机的喷墨打印头的两侧;所述控制器分别与两个固化灯头电连接。10.如权利要求9所述的蚀刻掩膜喷墨直接成像系统，其特征在于， 所述固化灯头具体为紫外线固化灯。
【文档编号】B41J2/01GK205467920SQ201620311905
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】张琳
【申请人】张琳