本發(fā)明屬于印刷電路板制作方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及利用上述3d打印系統(tǒng)打印印刷電路板的方法。

背景技術(shù)：

隨著電子信息的快速發(fā)展，印刷電路板作為電子設(shè)備的關(guān)鍵互連件，在任何電子設(shè)備中均需配備，具有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

目前的印刷電路板具有高密度、高精度、高可靠性、可設(shè)計(jì)性以及可維護(hù)性等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用在電子元器件的電氣連接中。但印刷電路板還具有不易分解及容易污染環(huán)境等缺點(diǎn)，特別在印刷制造單件小批量電路板時(shí)其效率低和成本高的缺陷。

近年來(lái)，經(jīng)過(guò)相關(guān)領(lǐng)域人員的伸入研究發(fā)現(xiàn)：可使用3d打印的原理(即逐層累加制造)對(duì)電路板進(jìn)行印刷制造，即通過(guò)熔融沉積成型的方法使用可降解環(huán)保材料pla成型電路板基板，還通過(guò)紫外光固化導(dǎo)電油墨的方法成型電路，具有效率高、成本低和綠色無(wú)污染等眾多優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)，能對(duì)實(shí)現(xiàn)電路板的快速印刷制造，且具有成本低和綠色無(wú)污染的特點(diǎn)。

本發(fā)明的另一目的在于提供利用上述3d打印系統(tǒng)打印印刷電路板的方法。

本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)，包括有arduino控制器，arduino控制器的輸入端與計(jì)算機(jī)連接，arduino控制器的輸出端與步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路連接，步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路與基于3d打印技術(shù)的電路板制造機(jī)構(gòu)連接。

本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：

arduino控制器的輸入端與計(jì)算機(jī)之間通過(guò)usb線連接。

基于3d打印技術(shù)的電路板制造機(jī)構(gòu)，包括有支撐框架，支撐框架的頂部中央垂直設(shè)置有驅(qū)動(dòng)軸a，驅(qū)動(dòng)軸a的上端與z軸步進(jìn)電機(jī)連接，且驅(qū)動(dòng)軸a伸入支撐框架內(nèi)并在驅(qū)動(dòng)軸a的下端連接有噴頭固定板，在噴頭固定板上呈左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置有熔融沉積成型噴頭、油墨噴頭，熔融沉積成型噴頭通過(guò)供料管a連接pla材料供料單元，油墨噴頭通過(guò)供料管b連接導(dǎo)電油墨供料單元；在支撐框架內(nèi)的頂壁上設(shè)置有紫外線照射單元，紫外線照射單元與噴頭固定板之間水平的設(shè)置有驅(qū)動(dòng)軸c，且驅(qū)動(dòng)軸c伸出支撐框架的側(cè)壁與x軸步進(jìn)電機(jī)連接；熔融沉積成型噴頭和油墨噴頭的下方水平的設(shè)置有工作平臺(tái)，工作平臺(tái)通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸b與y軸步進(jìn)電機(jī)連接，y軸步進(jìn)電機(jī)固設(shè)于支撐框架內(nèi)的底部；x軸步進(jìn)電機(jī)、y軸步進(jìn)電機(jī)、z軸步進(jìn)電機(jī)、熔融沉積成型噴頭、油墨噴頭、紫外線照射單元均與步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路連接。

紫外線照射單元由呈左、右對(duì)稱(chēng)設(shè)置的紫外光燈a、紫外光燈b，且紫外光燈a和紫外光燈b均與步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路連接。

工作平臺(tái)上設(shè)置有溫度傳感器，傳感器與arduino控制器信號(hào)相接，能將實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給arduino控制器。

本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是，利用用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)打印電路板的方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、啟動(dòng)計(jì)算機(jī)1，通過(guò)計(jì)算機(jī)1使用protel軟件完成電路原理圖設(shè)計(jì)并對(duì)各個(gè)元器件進(jìn)行封裝，再根據(jù)設(shè)計(jì)完成的電路原理圖使用solidworks建立電路板三維幾何模型，之后對(duì)獲取的電路板三維模型進(jìn)行分層，分層依據(jù)是按照導(dǎo)電部分和不導(dǎo)電部分進(jìn)行劃分；

其中，對(duì)不導(dǎo)電部分設(shè)定由熔融沉積成型噴頭7噴射pla材料進(jìn)行打?。粚?duì)導(dǎo)電部分設(shè)定由油墨噴頭12噴射油墨進(jìn)行打印，并生成g代碼；

步驟2、啟動(dòng)arduino控制器2，將步驟1中生成的g代碼通過(guò)usb通訊方式傳輸至arduino控制器2內(nèi)；

步驟3、經(jīng)步驟2后，由arduino控制器2輸出指令給步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路3，再由步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路3驅(qū)動(dòng)x軸步進(jìn)電機(jī)8、y軸步進(jìn)電機(jī)5、z軸步進(jìn)電機(jī)10工作，從而帶動(dòng)熔融沉積成型噴頭7和油墨噴頭12在工作平臺(tái)4上方運(yùn)動(dòng)，期間控制熔融沉積成型噴頭7打印步驟1中設(shè)定的不導(dǎo)電部分，控制油墨噴頭12打印步驟1中設(shè)定的導(dǎo)電部分，同時(shí)還要控制紫外光燈a9、紫外光燈b11的亮、滅以及點(diǎn)亮?xí)r的亮度；

步驟4、待步驟3完成后，關(guān)閉arduino控制器2和計(jì)算機(jī)1，取出工作臺(tái)4上打印好的電路板，完成電路板的印刷制造。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，適合批量生產(chǎn)并投入市場(chǎng)使用。

(2)使用本發(fā)明用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)，印刷電路板可以在一臺(tái)設(shè)備一次成型，能有效提高制作效率。

(3)本發(fā)明用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)，其內(nèi)部采用3d打印方式，柔性更好且精度更高，還可用于打印復(fù)雜印刷電路板。

(4)本發(fā)明用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)在實(shí)際的使用中避免了傳統(tǒng)印刷電路板易虛焊、易粘連及銅箔易脫落的缺點(diǎn)，使用pla可降解環(huán)保材料，具有綠色、環(huán)保及無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)內(nèi)的電路連接示意圖。

圖中，1.計(jì)算機(jī)，2.arduino控制器，3.步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路，4.工作平臺(tái)，5.y軸步進(jìn)電機(jī)，6.pla材料供料單元，7.熔融沉積成型噴頭，8.x軸步進(jìn)電機(jī)，9.紫外光燈a，10.z軸步進(jìn)電機(jī)，11.紫外光燈b，12.油墨噴頭，13.導(dǎo)電油墨供料單元，14.供料管a，15.供料管b，16.支撐框架，17.驅(qū)動(dòng)軸a，18.噴頭固定板，19.驅(qū)動(dòng)軸b，20.驅(qū)動(dòng)軸c。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括有arduino控制器2，arduino控制器2的輸入端與計(jì)算機(jī)1連接，arduino控制器2的輸出端與步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路3連接，步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路3與基于3d打印技術(shù)的電路板制造機(jī)構(gòu)連接。

arduino控制器2的輸入端與計(jì)算機(jī)1之間通過(guò)usb線連接，以實(shí)現(xiàn)相互之間的通信。

基于3d打印技術(shù)的電路板制造機(jī)構(gòu)，如圖1及圖2所示，包括有支撐框架16，該支撐框架16的頂部中央垂直設(shè)置有驅(qū)動(dòng)軸a17，驅(qū)動(dòng)軸a17的上端與z軸步進(jìn)電機(jī)10連接，且驅(qū)動(dòng)軸a17伸入支撐框架16內(nèi)并在驅(qū)動(dòng)軸a17的下端連接有噴頭固定板18，在噴頭固定板18上呈左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置有熔融沉積成型噴頭7、油墨噴頭12，熔融沉積成型噴頭7通過(guò)供料管a14連接pla材料供料單元6，油墨噴頭12通過(guò)供料管b15連接導(dǎo)電油墨供料單元13；在支撐框架16內(nèi)的頂壁上設(shè)置有紫外線照射單元，紫外線照射單元與噴頭固定板18之間水平的設(shè)置有驅(qū)動(dòng)軸c20，且該驅(qū)動(dòng)軸c20伸出支撐框架16的側(cè)壁與x軸步進(jìn)電機(jī)8連接；熔融沉積成型噴頭7和油墨噴頭12的下方水平的設(shè)置有工作平臺(tái)4，該工作平臺(tái)4通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸b19與y軸步進(jìn)電機(jī)5連接，y軸步進(jìn)電機(jī)5固設(shè)于支撐框架16內(nèi)的底部；x軸步進(jìn)電機(jī)8、y軸步進(jìn)電機(jī)5、z軸步進(jìn)電機(jī)10、熔融沉積成型噴頭7、油墨噴頭12、紫外線照射單元均與步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路3連接。

紫外線照射單元由呈左、右對(duì)稱(chēng)設(shè)置的紫外光燈a9、紫外光燈b11，紫外光燈a9、紫外光燈b11均與步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路3連接，步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路3與arduino控制器2相配合后，能用于控制紫外光燈a9、紫外光燈b11的打開(kāi)、關(guān)閉以及打開(kāi)狀態(tài)下的亮度調(diào)節(jié)。

熔融沉積成型噴頭7和油墨噴頭12能面向工作平臺(tái)4噴射，對(duì)電路板進(jìn)行印刷制造；其中，通過(guò)熔融沉積成型噴頭7實(shí)現(xiàn)印刷電路板不導(dǎo)電部分的成型，使用可的是降解pla材料綠色環(huán)保。

設(shè)置紫外線照射單元的目的在于：通過(guò)uv光固化油墨噴頭12打印導(dǎo)電油墨進(jìn)行印刷電路板導(dǎo)電部分的成型，具有打印速度快和精度高的優(yōu)點(diǎn)。

工作平臺(tái)4上設(shè)置有溫度傳感器，該傳感器與arduino控制器2信號(hào)相接，能將實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給arduino控制器2。

利用用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)打印電路板的方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、啟動(dòng)計(jì)算機(jī)1，通過(guò)計(jì)算機(jī)1使用protel軟件完成電路原理圖設(shè)計(jì)并對(duì)各個(gè)元器件進(jìn)行封裝，再根據(jù)設(shè)計(jì)完成的電路原理圖使用solidworks建立電路板三維幾何模型，之后對(duì)獲取的電路板三維幾何模型進(jìn)行分層；

分層依據(jù)是按照導(dǎo)電部分和不導(dǎo)電部分進(jìn)行劃分；

對(duì)不導(dǎo)電部分設(shè)定由熔融沉積成型噴頭7噴射pla材料進(jìn)行打?。粚?duì)導(dǎo)電部分設(shè)定由油墨噴頭12噴射油墨進(jìn)行打印，并生成g代碼；

步驟2、啟動(dòng)arduino控制器2，將步驟1中生成的g代碼通過(guò)usb通訊方式傳輸至arduino控制器2內(nèi)；

步驟3、經(jīng)步驟2后，由arduino控制器2輸出指令給步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路3，再由步進(jìn)電機(jī)-噴頭驅(qū)動(dòng)電路3驅(qū)動(dòng)x軸步進(jìn)電機(jī)8、y軸步進(jìn)電機(jī)5、z軸步進(jìn)電機(jī)10工作，從而帶動(dòng)熔融沉積成型噴頭7和油墨噴頭12在工作平臺(tái)4上方運(yùn)動(dòng)，期間控制熔融沉積成型噴頭7打印步驟1中設(shè)定的不導(dǎo)電部分，控制油墨噴頭12打印步驟1中設(shè)定的導(dǎo)電部分，同時(shí)還要控制紫外光燈a9、紫外光燈b11的亮、滅以及點(diǎn)亮?xí)r的亮度；

步驟4、待步驟3完成后，關(guān)閉arduino控制器2和計(jì)算機(jī)1，取出工作臺(tái)4上打印好的印刷電路板，完成印刷電路板的打印制造。

本發(fā)明用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)及其打印方法，使用起來(lái)非常方便，能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電和不導(dǎo)電部分同時(shí)打印制造。本發(fā)明用于制作印刷電路板的3d打印系統(tǒng)及其打印方法，解決了現(xiàn)有印刷電路板制作效率低、成本高及污染環(huán)境的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了印刷電路板的綠色及快速制造。