CN115432940B - 一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光打印用纳薄膜玻璃墨片的生产装置，包括：底座；输送机构，包括设置在底座上表面的环形轨道、设置在环形轨道上且能够沿着环形轨道移动的多个输送块、支撑在输送块上的用于对工件进行支撑的支撑架；上料机构，设置在底座上的上料工位处，用于将工件上料到支撑架上；清洁器，设置在底座上的清洁工位处，用于将支撑架上的工件的上表面进行清洁；磁控溅射器，设置在底座上的磁控溅射工位，用于对清洁后的工件的上表面溅射需要的物质，得到纳米薄膜玻璃墨片；下料机构，设置在底座上的下料工位处，用于将支撑架上的纳薄膜玻璃墨片进行下料；密封罩；抽真空装置。所述生产装置以及生产方法，能够同时且循环地进行上料、清洁、镀钛、镀铜以及下料，生产效率高。

Description

一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产装置以及方法

技术领域

本发明涉及纳米薄膜玻璃墨片的生产领域，尤其涉及一种激光打印用纳薄膜玻璃墨片的生产装置以及方法。

背景技术

采用激光打印方式对金属材料进行增材制造时，通常通过控制激光束照射到覆盖有纳米尺度的金属镀层玻璃墨片上，从而使金属镀层熔融滴落到所需区域并凝固成型。譬如对具有断路缺陷的PCB线路板进行修补时，通过控制***控制激光照射到纳薄膜玻璃墨片上，使铜材熔化精准滴入断路缺陷区域进行填补而连通电路。

目前制作纳米涂层墨片的方法有很多种，例如专利CN105274596A介绍了一种电沉积制备纳米铜涂层的方法，制备出完全致密的纳米材料；CN113441711A介绍了一种高导电高耐候改性纳米铜工艺，制作出抗氧化性和导电性高的纳米铜；CN102924996A介绍了一种纳米铜油墨和铜导电薄膜的制备方法，通过将纳米铜分散于含有短链羟基羧羧的乙醇、乙二醇或者乙醇和乙二醇的混合溶液中，然后将其涂覆于基材表面，在低温下焙烧后形成铜导电薄膜。目前已知的技术，尚未涉及高效率生产纳米薄膜玻璃墨片的生产方法及装备。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产装置以及方法，

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种激光打印用纳薄膜玻璃墨片的生产装置，包括：

底座；

输送机构，包括设置在底座上表面的环形轨道、设置在环形轨道上且能够沿着环形轨道移动的多个输送块、支撑在输送块上的用于对工件进行支撑的支撑架；

上料机构，设置在底座上的上料工位处，用于将工件上料到支撑架上；

等离子清洁器，设置在底座上的清洁工位处，用于将支撑架上的工件的上表面进行清洁；

第一磁控溅射器，设置在底座上的第一磁控溅射工位处，用于将清洁后的工件的上表面进行镀钛；

第二磁控溅射器，设置在底座上的第二磁控溅射工位处，用于将完成镀钛的工件的上表面进行镀铜，得到纳薄膜玻璃墨片；

下料机构，设置在底座上的下料工位处，用于将支撑架上的纳薄膜玻璃墨片进行下料；

所述上料工位、清洁工位、第一磁控溅射工位、第二磁控溅射工位、下料工位沿着所述环形轨道设置。

优选地，在所述底座的一侧设置有上料腔，所述上料机构包括设置在所述上料腔内且可上下移动的支撑板，支撑板用于放置待加工的玻璃基片，在上料时，支撑板每次向上移动预定的高度。

优选地，所述上料机构还包括设置在所述支撑板的四周的四个竖向设置的导向杆，俯视观察时，玻璃基片能够刚好放置到导向杆所围成的空间内，四个所述导向杆的上端从所述上料腔的上端开口穿出。

优选地， 所述上料机构还包括设置在四个导向杆的正上方的传输带，所述传输带通过所述安装架设置在所述底座上，所述传输带的下侧部分水平布置，四个导向杆中，靠近环形轨道的导向杆的上端与传输带的下侧部分的下表面的距离大于一个玻璃基片的厚度且小于两个玻璃基片的厚度，其它三个导向杆的上端与传输带的下侧部分的下表面的距离小于一个玻璃基片的厚度。

优选地，所述上料机构还包括直线模组和设置在直线模组的输出端上的夹持机构，所述直线模组的输出端的移动方向平行于传输带的输送方向，所述直线模组的两端分别延伸到环形轨道的正上方和输送带的正上方，所述夹持机构能够将传输带输出的玻璃基片夹住。

优选地，所述夹持机构包括：

第一夹板，竖直部分和设置在竖直部分下端的水平部分，所述竖直部分可上下移动地设置在所述直线模组的输出端上；

第二夹板，水平布置且位于所述水平部分的正上方，所述第二夹板相对所述第一夹板可上下移动以实现对玻璃基片的夹持或者松开。

优选地，所述支撑架包括：

支撑座，设置在输送块上；

四个支撑臂，设置在支撑座的上端面，每个支撑臂的一端设置在支撑座的上端面，另一端向着远离支撑座的方向延伸且相邻的支撑臂相互垂直，在每个支撑臂上设置有沿着其延伸方向布置的条形槽，在每个条形槽上设置有一定位螺栓，所述定位螺栓能够在条形槽的延伸方向上来回移动并且通过拧紧定位螺栓上的螺母能够实现定位螺栓的固定，四个支撑臂上的定位螺栓能够围成玻璃基片的放置空间。

本发明还提供了一种激光打印用纳薄膜玻璃墨片的生产方法，采用上述生产装置，具体包括如下步骤：

步骤S1：将待加工的玻璃基片放到上料机构上，密封罩密封，抽真空装置抽真空；

步骤S2：支撑架移动到上料工位，上料机构将单个玻璃基片移动到支撑架上；

步骤S3：支撑架带着玻璃基片移动到清洁工位，清洁器对上料后的玻璃基片进行快速清洁；

步骤S4：支撑架带着清洁后的玻璃基片移动到磁控溅射工位，一个及多个磁控溅射器依次向清洁后的玻璃基片的上表面均匀溅射物质，得到所述纳薄膜玻璃墨片；

步骤S5：支撑架带着得到的纳薄膜玻璃墨片移动到下料工位，对支撑架上得到的所述纳薄膜玻璃墨片进行下料；

所述步骤S2—步骤S5能够同时进行，并且支撑架能够循环地在上料工位、清洁工位、一个及多个磁控溅射工位、下料工位之间移动并执行步骤S2—步骤S5。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的生产装置上设置有上料工位、清洁工位、磁控溅射工位、下料工位，当支撑架依次经过上述工位时，能够依次完成上料、清洁、纳米材料均匀涂覆以及下料；该生产装置的输送轨道上具有多个支撑架，并且当其中一个工位具有支撑架，其它的工位也具有支撑架，能够同时地完成上料、清洁、镀钛、镀铜以及下料，大大提高了生产效率；该生产装置的输送轨道为环形，从下料工位完成下料的支撑架直接进入到上料工位进行新一轮的生产，也大大提高了生产效率。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的立体图；

图2是图1去除密封罩的结构图；

图3是A处的放大图；

图4是上料机构的结构图；

图5是B处的放大图；

图6是夹持机构与支撑架的结构图；

图7是支撑板及其相关结构的结构图；

图8是等离子清洁的原理图；

图9是磁控溅射的原理图。

实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1-7所示，一种激光打印用纳薄膜玻璃墨片的生产装置，包括底座1和设置在底座1上的上料机构5、输送机构7、等离子清洁器10、第一磁控溅射器8、第二磁控溅射器9以及下料机构6。上料机构5设置在上料工位处，用于将玻璃基片上料到输送机构7上；输送机构7用于带动玻璃基片移动；等离子清洁器10设置在清洁工位处，用于对输送机构7上的玻璃基片100进行清洁；第一磁控溅射器8设置在第一磁控溅射工位处，用于对输送机构7上的玻璃基片100进行镀钛；第二磁控溅射器9设置在第二磁控溅射工位处，用于对输送机构7上完成镀钛的玻璃基片进行镀铜，得到纳薄膜玻璃墨片；下料机构6设置在下料工位处，用于输送机构7上制成的纳米薄膜玻璃墨片进行下料。等离子清洁和磁控溅射的原理可以采用现有技术。

所述输送机构7包括设置在底座1的上表面上的环形轨道3、设置在环形轨道3上且能够沿着环形轨道3移动的多个输送块71、支撑在输送块71上的用于对工件进行支撑的支撑架4。所述上料工位、清洁工位、第一磁控溅射工位、第二磁控溅射工位、下料工位绕着环形轨道3布置，支撑架4依次经过上述工位，实现对玻璃基片的上料、清洁、镀钛、镀铜、下料。支撑架4能够沿着环形轨道3循环工位，在支撑架4经过下料工位之后，直接进入到上料工位，带着新的玻璃基片完成加工，直到所有的玻璃基片都完成加工。在环形轨道3上设置有至少五个支撑架4，所述至少五个支撑架4同步地沿着环形轨道3移动，当其中一个工位具有支撑架4时，其它几个工位也分别具有一个支撑架4，即在五个工位处能够同步地完成相应的动作，即同时对不同的玻璃基片进行上料、清洁、镀钛、镀铜。优选地，支撑架4每次移动的距离为环形轨道的长度除以支撑架4的个数，相邻的工位沿着输送机构7的输送方向上的距离等于支撑架4每次移动的距离的整数倍。

所述上料机构5用于对玻璃基片100进行上料，在所述底座1的一侧设置有上料腔515，所述上料机构5包括设置在所述上料腔515内且可上下移动的支撑板513，支撑板513用于放置待加工的玻璃基片100，在上料时，支撑板513每次向上移动预定的高度，优选地，预定的高度为玻璃基片100的厚度。

所述上料机构5还包括设置在所述支撑板513的四周的四个竖向设置的导向杆514，俯视观察时，玻璃基片能够刚好放置到导向杆513所围成的空间内并且每个导向杆514抵靠在玻璃基片的对应侧的中间位置。四个所述导向杆514的上端从所述上料腔515的上端开口穿出。

所述上料机构5还包括设置在四个导向杆514的正上方的传输带52，所述传输带52通过所述安装架55设置在所述底座1上。所述传输带52的下侧部分水平布置，四个导向杆514中，靠近环形轨道3的导向杆514的上端与传输带51的下侧部分的下表面的距离大于一个玻璃基片100的厚度且小于两个玻璃基片的厚度，即一次只能输出一个玻璃基片100；其它三个导向杆514的上端与传输带51的下侧部分的下表面的距离小于一个玻璃基片100的厚度，即玻璃基片100不能其它三个导向杆514的方向输出。

所述上料机构5还包括直线模组53和设置在直线模组53的输出端上的夹持机构54，所述直线模组53的输出端的移动方向平行于传输带51的输送方向，所述直线模组53的两端分别延伸到环形轨道3的正上方和输送带51的正上方，所述夹持机构54能够将传输带51输出的玻璃基片100夹住，在夹住玻璃基片100之后，直线模组53带动玻璃基片100移动到所述环形轨道3的正上方，进而可以将玻璃基片100放置到支撑架4上。

所述夹持机构54包括第一夹板542和相对第一夹板542可上下移动的第二夹板543，第一夹板542包括竖直部分和设置在竖直部分下端的水平部分，所述第二夹板543水平布置且位于所述水平部分的正上方，所述第二夹板543能够相对所述水平部分上下移动进而能够实现对玻璃基片的夹持或者松开。优选地，所述第二夹板543采用设置在所述竖直部分上的第二气缸驱动。所述第一夹板542能够上下移动，所述第一夹板542通过设置在直线模组53的输出端上的第一气缸542驱动。在第一夹板542和第二夹板543的夹持面上设置有橡胶垫，以起到缓冲的作用。

所述支撑架4包括设置在输送块71上的支撑座41和设置在支撑座41的上端面的四个支撑臂42，每个支撑臂42的一端设置在支撑座41的上端面，另一端向着远离支撑座41的方向延伸且相邻的支撑臂42相互垂直。在每个支撑臂42上设置有沿着其延伸方向布置的条形槽43，在每个条形槽43上设置有一定位螺栓44，所述定位螺栓44能够在条形槽43的延伸方向上来回移动并且通过拧紧定位螺栓44上的螺母能够实现定位螺栓44的固定，四个支撑臂42的定位螺栓44能够围成玻璃基片100的放置空间，并且能够不同大小的玻璃基片100调整四个定位螺栓44。

在上料时，输送带51将最上方的玻璃基片100的一端推出一段距离，但另一端仍旧被夹持在输送带51与下一个玻璃基片100之间，直线模组53带动夹持机构54向着玻璃基片100移动并夹持住玻璃基片100；然后直线模组53后退，同时输送带51向着将玻璃基片100被推出的方向输送玻璃基片100；最后，直线模组53将玻璃基片100移动到位于上料工位处的支撑架4上。

优选地 ，为了能够适用于不同大小的玻璃基片100，四个导向杆513也可以采用条形槽的方式，使其相对位置可以改变。

在所述底座1上且对应于所述下料机构6的位置处设置有下料腔，所述下料机构6的一部分设置在下料腔内。所述下料机构6与所述上料机构5的结构大致相同，但是不需要输送带，在下料时，夹持机构夹持住位于下料工位的纳薄膜玻璃墨片，直线模组带动夹持机构将其移动到支撑板的正上方，通过向下移动，使待放的纳薄膜玻璃墨片低于导向杆的上端，当直线模组带动夹持机构退回时，导向杆会阻挡纳薄膜玻璃墨片退回进而落入到支撑板上或者其它已经放置到支撑板上的纳薄膜玻璃墨片。每放置一个纳薄膜玻璃墨片，支撑板就下降一个纳薄膜玻璃墨片的厚度距离。下料机构6的第一气缸可以采用电机和丝杆代替。

优选地，所述生产装置还包括罩在底座1的上表面的密封罩2，通过所述密封罩2能够保证密闭的环境，并且能够使内部空间成真空状态。在所述底座1上且对应于上料腔和下料腔的位置处分别设置有开口，在开口处设置有用于将开口封堵或者打开的门516，通过门516便于对上料腔和下料腔进行相应的操作。优选地，还可以将抽真空装置通过其中一个门516与内部连通，这样能够减少在底座1上开口的次数，并且可以将门516设置成可拆卸。

在实际使用中，磁控溅射器可以设置一个或者超过两个，磁控溅射器还可以对除钛和铜的溅射，还可以对银、锌等溅射，以通过溅射的方式实现对不同产品的生产或者加工。例如：

案例1：在20mm*100mm*3mm的玻璃基片上先均匀镀一层20-80nm厚的银层，然后均匀镀一层100-300nm厚的铜层，用于PCB线路板的激光修复；

案例2：在直径50.8mm、厚0.3mm的玻璃基片上均匀镀一层30-100nm厚的银层，然后均匀镀上一层100-500nm厚的钛，用于激光3D打印零件；

案例3：10mm*50mm*1mm的玻璃基片上先均匀镀一层20-100nm后的锌层，然后均匀镀一层100-500nm的镍层，用于零件的激光修复。

实施例

该实施例是采用实施例一中的生产装置生产纳薄膜玻璃墨片的方法，具体包括如下步骤：

步骤S1： 将多个玻璃基片100放到上料机构5的支撑板513上；

步骤S2：盖上密封罩2，抽真空装置将密封罩2内抽真空；

步骤S3：支撑板513上升一定的距离；

步骤S4：传输带52旋转，使最上方的玻璃基片100向着夹持机构54的方向移动一端距离；

步骤S5：直线模组53带着夹持机构54移动到剥离基片100的位置处，夹持机构54将剥离基片100夹持；

步骤S6：直线模组53带着夹持机构54向着相反的方向移动，使夹持机构54上的玻璃基片移动到位于上料工位的支撑架4的正上方；

步骤S7：夹持机构54向下移动，使剥离基片100放置到支撑架4上；

步骤S8：夹持机构54向上移动；

步骤S9：输送机构7带动支撑架4移动到清洁工位，等离子清洁器10对玻璃基片的上表面进行清洁；

步骤S10：清洁完成之后，输送机构7带动玻璃基片移动到第一磁控溅射工位，进行镀钛；

步骤S11：镀钛完成后，输送机构7带动玻璃基片移动到第二磁控溅射工位，进行镀铜；

步骤S12：镀铜完成后，输送机构7带动玻璃基片移动到下料工位，进行下料，得到纳薄膜玻璃墨片。

在实际生产中，支撑架4具有多个，不同的支撑架4能够同时将多个玻璃基片移动到上料工位、清洁工位、第一磁控溅射工位、第二磁控溅射工位以及下料工位，能够同时进行上料、清洁、镀钛、镀铜以及下料加工。并且，输送机构7呈环形，支撑架4能够循环经过上述工位，在生产过程中，只需要保证输送机构7沿着输送方向一直驱动支撑架，即可实现正常的生产，进一步提高了生产效率。当然磁控溅射工位可以具有一个或者超过两个，以完成不同材料的溅射。

在步骤S10、S11中，溅射的厚度、溅射的次数可以根据实际情况确定。并且，也可以根据需要，改变溅射的物质，例如可以是银、锌等。同时，可以增加溅射工位、或者减少溅射工位，以适应不同的加工需求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产装置，其特征在于，包括：

底座；

输送机构，包括设置在底座上表面的环形轨道、设置在环形轨道上且能够沿着环形轨道移动的多个输送块、支撑在输送块上的用于对工件进行支撑的支撑架，支撑架用于放置玻璃墨片；

上料机构，设置在底座上的上料工位处，用于将工件上料到支撑架上；

清洁器，设置在底座上的清洁工位处，用于将支撑架上的工件的上表面进行快速清洁；

磁控溅射器，设置在底座上的磁控溅射工位，用于对清洁后的工件的上表面均匀溅射需要的物质，得到纳米薄膜玻璃墨片；

下料机构，设置在底座上的下料工位处，用于将支撑架上的纳薄膜玻璃墨片进行下料；

密封罩，罩在底座的上表面，密封罩与底座一起构成了密封空间，所述输送机构、上料机构、清洁器、磁控溅射器、下料机构位于所述密封空间内；

抽真空装置，通过管道与所述密封空间连通，用于将密封空间内的气体抽出；

所述上料工位、清洁工位、一个及以上磁控溅射工位、下料工位沿着所述环形轨道依次设置，在上料工位，上料机构将玻璃墨片上料到支撑架，每个输送块载着位于其上的支撑架上的玻璃墨片依次经过清洁工位、磁控溅射工位以及下料工位，并循环往复。

2.根据权利要求1所述的一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产装置，其特征在于，在所述底座的一侧设置有上料腔，所述上料机构包括设置在所述上料腔内且可上下移动的支撑板，支撑板用于放置待加工的玻璃基片，在上料时，支撑板每次向上移动预定的高度。

3.根据权利要求2所述的一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产装置，其特征在于，所述上料机构还包括设置在所述支撑板的四周的四个竖向设置的导向杆，俯视观察时，玻璃基片能够刚好放置到导向杆所围成的空间内，四个所述导向杆的上端从所述上料腔的上端开口穿出。

4.根据权利要求1所述的一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产装置，其特征在于，所述上料机构还包括设置在四个导向杆的正上方的传输带，所述传输带通过安装架设置在所述底座上，所述传输带的下侧部分水平布置，四个导向杆中，靠近环形轨道的导向杆的上端与传输带的下侧部分的下表面的距离大于一个玻璃基片的厚度且小于两个玻璃基片的厚度，其它三个导向杆的上端与传输带的下侧部分的下表面的距离小于一个玻璃基片的厚度。

5.根据权利要求1所述的一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产装置，其特征在于，所述上料机构还包括直线模组和设置在直线模组的输出端上的夹持机构，所述直线模组的输出端的移动方向平行于传输带的输送方向，所述直线模组的两端分别延伸到环形轨道的正上方和输送带的正上方，所述夹持机构能够将传输带输出的玻璃基片夹住。

6.根据权利要求5所述的一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产装置，其特征在于，所述夹持机构包括：

第一夹板，竖直部分和设置在竖直部分下端的水平部分，所述竖直部分可上下移动地设置在所述直线模组的输出端上；

第二夹板，水平布置且位于所述水平部分的正上方，所述第二夹板相对所述第一夹板可上下移动以实现对玻璃基片的夹持或者松开。

7.根据权利要求1所述的一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产装置，其特征在于，所述支撑架包括：

支撑座，设置在输送块上；

四个支撑臂，设置在支撑座的上端面，每个支撑臂的一端设置在支撑座的上端面，另一端向着远离支撑座的方向延伸且相邻的支撑臂相互垂直，在每个支撑臂上设置有沿着其延伸方向布置的条形槽，在每个条形槽上设置有一定位螺栓，所述定位螺栓能够在条形槽的延伸方向上来回移动并且通过拧紧定位螺栓上的螺母能够实现定位螺栓的固定，四个支撑臂上的定位螺栓能够围成玻璃基片的放置空间。

8.根据权利要求1所述的一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产装置，其特征在于，所述磁控溅射器为1个及以上，多个磁控溅射器沿着输送机构的输送方向依次布置，用于对不同的物质进行依次溅射。

9.一种激光打印用纳米薄膜玻璃墨片的生产方法，采用权利要求1-8任一项所述的一种激光打印用纳薄膜玻璃墨片的生产装置，具体包括如下步骤：

步骤S1：将待加工的玻璃基片放到上料机构上，密封罩密封，抽真空装置抽真空；

步骤S2：支撑架移动到上料工位，上料机构将单个玻璃基片移动到支撑架上；

步骤S3：支撑架带着玻璃基片移动到清洁工位，清洁器对上料后的玻璃基片进行快速清洁；

步骤S4：支撑架带着清洁后的玻璃基片移动到磁控溅射工位，一个及多个磁控溅射器依次向清洁后的玻璃基片的上表面均匀溅射物质，得到所述纳薄膜玻璃墨片；

步骤S5：支撑架带着得到的纳薄膜玻璃墨片移动到下料工位，对支撑架上得到的所述纳薄膜玻璃墨片进行下料；

所述步骤S2—步骤S5能够同时进行，并且支撑架能够循环地在上料工位、清洁工位、一个及多个磁控溅射工位、下料工位之间移动并执行步骤S2—步骤S5。