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LTCC印刷机精度控制系统分析 　　文章编号：2095-6835（2017）10-0017-02 中国论文网 /1/viewhtm　　摘 要：简要分析了与印刷机精度相关的4个系统的特征，着重研究了视觉对位系统和自动对位过程，提出了提高平台运动精度的方法。分析结果表明，视觉对位采用双相机对位，平台运动采用UVW平台和伺服电机力矩模式定位，刮刀升降采用伺服电机和梯形丝杠定位，印刷压力采用电气比例阀控制，可以实现精确控制，使印刷重复定位精度达±0.01 mm。 　　关键词：自动印刷机；视觉对位系统；平台运动定位；印刷压力 　　中图分类号：TP273 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.017 　　低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics）简称LTCC，是将陶瓷材料作为电路的介电层，将低容值电容、电阻、阻抗转换器、滤波器、耦合器等被动元件埋入陶瓷基板中，应用金、银、铜等金属作为内外层电极，以平行印刷模式涂布电路，在低于900 ℃的烧结炉中烧结成陶瓷元件或基板。 　　LTCC多层基板生产工艺流程是，流延、裁片、冲孔、填孔印刷、线路印刷、叠片、静压、切割和烧结。其中，印刷包括2个环节，即填孔印刷和线路印刷。填孔印刷是将过孔填充剂填入过孔中，将其作为层与层之间电路连接的垂直通路，以制备多层陶瓷基板内部的过孔。线路印刷是将导电浆料或介质材料印刷在陶瓷片上，用以制作电气互联的导线和印刷元器件，即电阻、电容、压敏电阻等。 　　印刷作为关键工序之一，要保证其质量。印刷质量未达到要求，会直接导致电路短路或电路断路。印刷质量即印刷精度，它包含工艺精度和设计精度。工艺精度是印刷过程中工艺参数的匹配问题，需要在实验中摸索才能得到一套较完善的工艺参数――印刷速度、印刷压力、浆料配比、离网距离等；设计精度是印刷机定位精度，即印刷机本身能够达到的重复定位精度。本文只分析印刷重复定位精度，而系统技术指标将印刷重复定位精度确定为±0.01 mm。 　　1 印刷基本原理 　　利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔不透浆料的基本原理印刷。印刷时，在丝网一端倒入浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时，朝?z网另一端移动。浆料在移动中被刮刀从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于浆料的黏性作用，使得印迹固着在一定范围内。在印刷过程中，刮刀始终与丝网印版和承印物呈线接触，接触线随刮刀移动而移动。由于丝网与承印物之间保持一定的间隙，使得印刷时的丝网通过自身的张力而产生对刮刀的反作用力，这个反作用力被称为回弹力。由于回弹力的作用，使丝网与基片只呈移动式线接触，而丝网其他部分与承印物为脱离状态，保证了印刷尺寸精度，也在一定程度上避免了承印物被污染。当刮刀刮过整个印刷区域后升起，丝网也脱离基片，工作台返回到初始位置，即为一个印刷过程结束。 　　2 系统设计及原理 　　印刷重复定位精度包含以下4个方面的内容：①视觉对位精度；②工作台运动位置精度；③刮刀升降位置精度；④印刷压力精度。 　　对此，印刷机优化设计了由视觉对位系统、平台运动系统、刮刀升降控制系统和印刷压力控制系统组成的印刷机精度控制系统。 　　2.1 视觉对位系统 　　印刷机视觉系统采用双相机对位方式，而视觉对位系统硬件主要包括2个相机、2个环形光源、2个镜头、图像采集处理模块。2个相机位置固定，分别对2个Mark进行图像采集和识别，图像采集处理模块负责图像的采集、处理。 　　2.1.1 视觉对位过程 　　工作台运动至机械原点位置，工作台上放置1张空白生瓷片，工作台移动至网版下方，在生瓷片上印刷Mark孔的图形，印刷后工作台移回到原点位置处，2个相机对印刷后的Mark图形进行图像采集，视觉处理模块记录2个Mark的相关信息，得出网版与工作台的相对位置信息，并将2个Mark作为模板存入系统中，之后可进行生瓷片印刷。印刷时，视觉对位系统分别对生瓷片上的2个Mark标志位进行图像采集、分析处理，与系统中预先登录的图像模板包括Mark尺寸、位置等信息进行比对，得出当前生瓷片上Mark位置的偏差值，平台根据偏差值执行对位动作。 　　2.1.2 自动对位流程 　　自动对位过程是将相机坐标系转换为平台坐标系的过程。自动对位处理流程如下：相机对Mark拍照，图像处理模块将采集到的图像与标准Mark模板作对比，算出作为基准位置的对象物――网版上的Mark位置与移动物――生瓷片上的Mark位置之间的偏移量，并据此给出平台X，Y，θ各个方向的对位偏移量，工作台进行3个方向的移动对位。如果有一次没有将Mark偏移量纳入对位目标值（判定二值化极限值），则重复操作，直到进入目标值为止，对位动作完成。自动对位工艺流程如图1所示。图2是对位前