一种宽幅打印头拼接封装方法及宽幅打印头封装结构

文档序号:1923900 发布日期:2021-12-03 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 一种宽幅打印头拼接封装方法及宽幅打印头封装结构 (Splicing and packaging method for wide printing head and wide printing head packaging structure ) 是由 王伟 徐飞 张华� 付伟欣 于 2020-05-27 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种宽幅打印头拼接封装方法及宽幅打印头封装结构,该方法包括以下步骤:提供一基座;将至少两个打印头芯片沿X方向依次粘贴于基座上表面不同位置,其中,后一步粘贴的打印头芯片与前一步粘贴的打印头芯片在Y方向上至少有一部分重合,X方向与Y方向均平行于基座的上表面,且X方向与Y方向相互垂直。本发明将多个打印头芯片全部贴装在一个基座上,可以降低相对位置偏差,提高水平度,通过增加预固化步骤并选择与芯片CTE系数更为接近的基座,可以进一步改善位置偏差和水平度。并且相对于传统将每个打印头芯片分别贴在不同的小基座上然后再组装的方案,本发明将多个打印头芯片全部贴装在一个基座上的封装方案效率更高,成本更低。(The invention provides a splicing and packaging method of a wide printing head and a packaging structure of the wide printing head, wherein the method comprises the following steps: providing a base; and at least two printing head chips are sequentially adhered to different positions of the upper surface of the base along the X direction, wherein at least one part of the printing head chip adhered in the next step is overlapped with at least one part of the printing head chip adhered in the previous step in the Y direction, the X direction and the Y direction are both parallel to the upper surface of the base, and the X direction and the Y direction are mutually vertical. The invention mounts a plurality of print head chips on a base, reduces relative position deviation, improves levelness, and further improves position deviation and levelness by adding a pre-curing step and selecting a base with a coefficient closer to the CTE of the chip. Compared with the traditional scheme that each printing head chip is respectively attached to different small bases and then assembled, the packaging scheme that the plurality of printing head chips are all attached to one base is higher in efficiency and lower in cost.)

一种宽幅打印头拼接封装方法及宽幅打印头封装结构

技术领域

本发明属于工业和消费类打印领域,涉及一种宽幅打印头拼接封装方法及宽幅打印头封装结构。

背景技术

近年来,随着宽幅喷墨打印技术的日趋进步,宽幅喷墨打印市场发展迅速,逐渐成为工业印刷和消费类打印领域日趋重要的一项技术。宽幅喷墨打印在广告、装饰和纺织品数码印花等应用领域的需求量大幅递增。宽幅打印需要打印头芯片拼接贴装来实现宽幅,传统封装拼接方案是先将芯片贴装到带有软板的模组上,然后再将模组拼接贴装组装成宽幅打印头。宽幅拼接要求芯片与芯片的功能区域的喷嘴之间的间距位置相对偏差越小越好,否则会影响拼接区域的打印效果。但模组之间的拼接使用的是夹治具对齐方案,芯片之间的位置相对误差和水平度误差较大。由于这个原因宽度打印芯片拼接不精准,打印效果不理想,并且需要后续其他软件硬件来校准,限制了宽幅打印生产效率和打印效果。

因此,如何实现芯片与芯片高精度贴装,将功能芯片的相对位置实现高效、高精准的对位,实现宽幅打印头芯片无缝拼接和水平度一致,让打印质量无缝化,成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种宽幅打印头拼接封装方法及宽幅打印头封装结构,用于解决现有技术中宽幅打印产品打印效果不理想、生产效率较低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种宽幅打印头拼接封装方法,包括以下步骤:

提供一基座;

将至少两个打印头芯片沿X方向依次粘贴于所述基座上表面不同位置,其中,后一步粘贴的所述打印头芯片与前一步粘贴的所述打印头芯片在Y方向上至少有一部分重合,所述X方向与所述Y方向均平行于所述基座的上表面,且所述X方向与所述Y方向相互垂直。

可选地,通过胶水将所述打印头芯片粘贴于所述基座上表面。

可选地,还包括进行热固化处理的步骤,以使所述打印头芯片与所述基座之间的胶水固化。

可选地,所述胶水包括UV热固胶水,在所述热固化处理步骤之前,还包括打开UV灯以使所述打印头芯片与所述基座之间的胶水预固化的步骤。

可选地,将所述打印头芯片粘贴于所述基座上表面包括以下步骤:

在所述基座上表面预设位置点涂胶水;

通过吸取装置吸附所述打印头芯片,并将所述打印头芯片按压到所述基座上表面预设位置,并在所述吸取装置将所述打印头芯片按压到所述基座上表面的同时开始执行所述预固化的步骤。

可选地,还包括将软性电路板粘贴于所述基座上表面,并将所述打印头芯片与所述软性电路板电连接的步骤,所述软性电路板设有外部电路接口。

可选地,通过双面胶或胶水将所述软性电路板粘贴于所述基座上表面。

可选地,不同所述打印头芯片分别与独立的所述软性电路板电连接,或者至少有两个所述打印头芯片共用一个所述软性电路板。

可选地,通过打线方式或焊盘热压键合方式将所述打印头芯片与所述软性电路板电连接。

可选地,所述基座的材质包括陶瓷、不锈钢及塑料中的至少一种。

本发明还提供一种宽幅打印头封装结构,包括:

基座,

至少两个打印头芯片,沿X方向依次粘贴于所述基座上表面不同位置,相邻两个所述打印头芯片在Y方向上至少有一部分重合,所述X方向与所述Y方向均平行于所述基座的上表面,且所述X方向与所述Y方向相互垂直。

可选地,所述打印头芯片与所述基座之间采用UV热固胶水粘合。

可选地,所述宽幅打印头封装结构还包括软性电路板,所述软性电路板粘贴于所述基座上表面,所述打印头芯片与所述软性电路板电连接,所述软性电路板设有外部电路接口。

可选地,不同所述打印头芯片分别与独立的所述软性电路板电连接,或者至少有两个所述打印头芯片共用一个所述软性电路板。

可选地,所述基座的材质包括陶瓷、不锈钢及塑料中的至少一种。

如上所述,本发明的宽幅打印头拼接封装方法及宽幅打印头封装结构将多个打印头芯片全部贴装在一个基座上,相比于市面上宽幅打印头相对位置偏差是±25微米,相对位置水平度偏差大于±100微米,本发明的宽幅打印头封装结构相对位置偏差更小,水平度更好。另外,本发明通过增加预固化步骤,可进一步将相对位置偏差控制在±7微米以内,通过选择与芯片CTE系数更为接近的基座,可进一步将相对位置水平度偏差控制在±50微米。此外,相对传统将每个打印头芯片分别贴在不同的小基座上然后再组装的方案,本发明将多个打印头芯片全部贴装在一个基座上的方案效率更高,成本更低。

附图说明

图1显示为本发明的宽幅打印头封装结构的俯视图。

图2显示为本发明的宽幅打印头封装结构在一实施例中的侧视图。

图3显示为本发明的宽幅打印头封装结构在另一实施例中的侧视图。

元件标号说明

1 基座

2 第一打印头芯片

3 第二打印头芯片

4 第三打印头芯片

5 软性电路板

6 外部电路接口

7 连接线

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图3。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

本实施例中提供一种宽幅打印头拼接封装方法,包括以下步骤:

S1:提供一基座;

S2:将至少两个打印头芯片沿X方向依次粘贴于所述基座上表面不同位置,其中,后一步粘贴的所述打印头芯片与前一步粘贴的所述打印头芯片在Y方向上至少有一部分重合,所述X方向与所述Y方向均平行于所述基座的上表面,且所述X方向与所述Y方向相互垂直。

作为示例,请参阅图1,将三个打印头芯片(第一打印头芯片2、第二打印头芯片3及第三打印头芯片4)沿X方向依次粘贴于所述基座1上表面不同位置,其中,后一步粘贴的所述打印头芯片与前一步粘贴的所述打印头芯片在Y方向上至少有一部分重合,以实现喷头的无缝对接,组合成宽幅打印头。其中,多个打印头芯片优选采用同款打印头芯片。

当然,在其它实施例中所述打印头芯片的个数也可以根据需要进行调整,例如采用两个打印头芯片拼接,或采用三个以上打印头芯片拼接,此处不应过分限制本发明的保护范围。

作为示例,多个打印头芯片采用AB式规律排列,即在Y方向上采用一上一下一上一下的方式排列,一方面可以提高空间利用率,另一方面可以便于后续软性电路板的贴装。

作为示例,通过胶水将所述打印头芯片粘贴于所述基座1上表面。本实施例中,先在所述基座上表面预设位置点涂胶水,然后通过吸取装置吸附所述打印头芯片,并将所述打印头芯片按压到所述基座上表面预设位置。

需要指出的是,本发明不仅适用于小尺寸打印头芯片,也适用于大尺寸打印头芯片。对于较大尺寸的打印头芯片,例如X方向上的宽度达到1英寸的打印头芯片,市场上贴片机可能无法满足此款芯片的吸取和贴装精度要求,可以通过和设备供应商的紧密协作,设计定制设备相关贴装治具。

作为示例,定制大尺寸吸嘴吸取芯片,并优化识别系统,使用变焦镜头对芯片标记(mark)点识别,先在一倍镜头条件下对芯片粗识别,再将系统镜头调到四倍焦距放大识别芯片标记点,进行精细识别,将所述第一打印头芯片2贴装到所述基座1的指定位置。接着所述第二打印头芯片3,并以所述第一打印头芯片2为对准点,在所述基座1的另一指定位置点好胶水(例如环氧胶)后,识别标记点设定所述第一打印头芯片2和所述第二打印头芯片3的预计位置进行所述第二打印头芯片3的贴装。完成后,以所述第二打印头芯片3为对准点,同样方法贴装所述第三打印头芯片4。

当然,在其它实施例中,粗识别和精细识别的镜头放大倍数可以根据需要进行调整,此处不应过分限制本发明的保护范围。

作为示例,在完成三个打印头芯片的贴装之后,进一步进行热固化处理,以使所述打印头芯片与所述基座1之间的胶水固化。本实施例中,将上述贴装好的结构放入烘箱进行预设温度的烘烤,使得胶水固化,其中,所述基座1选择的是耐高温烘烤的塑料基材,包括但不限于聚苯硫醚(英文名:Phenylenesulfide,简称PPS),本实施例中以PPS为例。胶水固化完成后,测量芯片的相对位置,整体偏差为15微米左右。相比于市面上宽幅打印头相对位置偏差是±25微米,本实施例制作的宽幅打印头相对位置偏差大幅改善。

作为示例,进一步将软性电路板5粘贴于所述基座1上表面,并将所述打印头芯片与所述软性电路板5电连接,所述软性电路板5设有外部电路接口6,用以与外部控制部件连接。

作为示例,可通过双面胶或胶水将所述软性电路板5粘贴于所述基座1上表面,并通过打线方式(例如图1中所示的连接线7)或焊盘热压键合方式(例如铜片热压键合)将所述打印头芯片与所述软性电路板5电连接。

作为示例,不同所述打印头芯片可以分别与独立的所述软性电路板电连接,也可以至少有两个所述打印头芯片共用一个所述软性电路板。图1中显示为三个打印头芯片分别使用各自的软性电路板的情形。

本实施例的宽幅打印头拼接封装方法得到的产品可以满足现有的宽幅打印需求。相对于传统先贴装到模组再组装拼接的方案具有精度低、效率差的缺点,采用本发明的宽幅打印头拼接封装方法得到的产品打印精度更高,打印系统修改更少,生产效率更高,使得批量生产高性能宽幅打印头产品成为可能。

实施例二

本实施例与实施例一采用基本相同的技术方案,不同之处在于基座材质更为优化。

具体的,在贴装打印头芯片之前,基座需要清洗,并在清洗后进行预烘烤。当基座采用塑料精加件时,测量数据显示,基座在烘烤后产生哭脸的变形,变形量为150微米左右。如图2所示,打印头芯片是硅基材料,刚性较好,在贴装到变形基座上导致芯片不平整,影响了芯片位置的准确性。选择多种塑料基座材料测试,均有不同程度的翘曲。

本实施例中,为了达到和打印头芯片材料接近的变形系数,最终选择陶瓷材料作为基座。其中,陶瓷的CTE系数(热膨胀系数)大约为40×10-7/℃,和硅的CTE系数35×10-7/℃非常接近。如图3所示,大尺寸芯片贴装在陶瓷基座上能保持良好的平整度。打印头芯片固化后测试相关位置偏差约±11微米,有明显改善。

当然,在其它实施例中,也可以选择其它与芯片CTE系数接近的材料,例如不锈钢,此处不应过分限制本发明的保护范围。

实施例三

本实施例与实施例一采用基本相同的技术方案,不同之处在于基座材质更为优化、且增加了胶水的预固化步骤。

具体的,打印头芯片使用热固化胶水粘接,选择的高粘度胶水可以防止芯片贴装后移动。实验发现芯片贴装后位置没有明显移动,但芯片经过烘箱高温烘烤固化时,胶水在高温下粘度降低,胶水反应会导致芯片有微小位移。评估不同粘度胶水,依然发现芯片在烘烤后有位移现象。

本实施例中,采用UV热固胶水(热固胶水中加入了UV体系原料),相对于普通的无需热固化的UV胶水,本实施例所采用的的UV热固胶水更耐溶剂,并可以让胶水先进行UV预固化。

作为示例,所述UV热固胶水采用环氧体系的UV胶水。

具体的,在贴装设备上定制UV固化系统,将UV热固胶水点涂到陶瓷基底的指定区域,然后,将打印头芯片吸取贴装,打印头芯片按压下去的同时打开UV灯进行预固化。完成三颗芯片贴装并预固化后,将产品移到烘箱内高温烘烤让胶水完全固化。完成后测量打印头芯片相对位置,基本达到设计要求±7微米的贴装位置偏差。使用贴装好的产品实际进行测量和打印测试,产品的芯片相对位置和水平度达到设计要求,打印测试满足要求。

实施例四

本实施例中提供一种宽幅打印头封装结构,请参阅图1及图3,所述宽幅打印头封装结构包括基座1及至少两个打印头芯片,本实施例中,以三个打印头芯片为例,第一打印头芯片2、第二打印头芯片3及第三打印头芯片4沿X方向依次粘贴于所述基座1上表面不同位置,相邻两个所述打印头芯片在Y方向上至少有一部分重合,所述X方向与所述Y方向均平行于所述基座1的上表面,且所述X方向与所述Y方向相互垂直。

作为示例,所述基座1的材质包括但不限于陶瓷、不锈钢或塑料。本实施例中,优选采用CTE系数(热膨胀系数)更为接近硅的陶瓷,有利于减少基座的热形变,进而降低打印头芯片的贴装位置偏差。

作为示例,所述打印头芯片与所述基座之间采用胶水粘合。本实施例中,优选采用UV热固胶水粘合,其在经过预固化之后,可以避免打印头芯片在烘烤过程中发生位移,从而进一步降低打印头芯片的贴装位置偏差。

作为示例,所述宽幅打印头封装结构还包括软性电路板5,所述软性电路板5粘贴于所述基座1上表面,所述打印头芯片与所述软性电路板5电连接,所述软性电路板5设有外部电路接口6,用以与外部控制部件连接。

作为示例,所述软性电路板5的贴装精度要求低于所述打印头芯片的贴装精度,因此可通过双面胶或胶水粘贴于所述基座1上表面。贴装完毕后,并通过打线方式(例如图1中所示的连接线7)或焊盘热压键合方式(例如铜片热压键合)将所述软性电路板5与所述打印头芯片电连接。

作为示例,不同所述打印头芯片可以分别与独立的所述软性电路板电连接,也可以至少有两个所述打印头芯片共用一个所述软性电路板。图1中显示为三个打印头芯片分别使用各自的软性电路板的情形。

本实施例的宽幅打印头封装结构具有较小的相对位置偏差,更高的水平度,从而打印精度更高,可以满足现有的宽幅打印需求。

综上所述,本发明的宽幅打印头拼接封装方法及宽幅打印头封装结构将多个打印头芯片全部贴装在一个基座上,相比于市面上宽幅打印头相对位置偏差是±25微米,相对位置水平度偏差大于±100微米,本发明的宽幅打印头封装结构相对位置偏差更小,水平度更好。另外,本发明通过增加预固化步骤,可进一步将相对位置偏差控制在±7微米以内,通过选择与芯片CTE系数更为接近的基座,可进一步将相对位置水平度偏差控制在±50微米。此外,相对传统将每个打印头芯片分别贴在不同的小基座上然后再组装的方案,本发明将多个打印头芯片全部贴装在一个基座上的方案效率更高,成本更低。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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