多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法.pdf

本发明公开了多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，涉及一种电子元件的加工成型方法，包括下列主要步骤：将印制有定位点的陶瓷坯体放置在工作台上；计算机载入设计打孔成型图形，并设置打孔切割工艺参数；设置激光光源的光能大小；计算机控制机器视觉系统扫描陶瓷坯体上的印制图形，自动捕捉识别定位点，根据定位点驱动工作台将陶瓷坯体移动至激光束下方的切割位置，并按照设计打孔成型图形由计算机根据定位点位置控制振镜头运动进行激光打孔切割，将陶瓷坯体内孔和外轮廓打孔切割成型。本发明利用激光进行自动捕捉切割，使其切割精度

1.  多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，其特征在于所述工艺方法包括以下步骤：
a、将印制有定位点的陶瓷坯体放置在工作台上；
b、计算机载入设计打孔成型图形，并设置打孔切割工艺参数；
c、设置激光光源的光能大小；
d、计算机控制机器视觉系统扫描陶瓷坯体上的印制图形，自动捕捉识别定位点，根据定位点驱动工作台将陶瓷坯体移动至激光束下方的切割位置，并按照设计打孔成型图形由计算机根据定位点位置控制振镜头运动进行激光打孔切割，将陶瓷坯体内孔和外轮廓打孔切割成型。

2.  根据权利要求1所述的多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，其特征在于：所述陶瓷坯体为生料膜经印刷、多层重叠、温等静压后形成，再经所述a～d工艺步骤后成型。

3.  根据权利要求1所述的多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，其特征在于：所述陶瓷坯体为生料膜经印刷、多层重叠、温等静压，最后烧结成熟坯后形成，再经所述a～d工艺步骤后成型。

4.  根据权利要求1所述的多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，其特征在于：所述陶瓷坯体为生料膜，印刷后经所述a～d工艺步骤成型后，再经多层重叠、温等静压。

5.  根据权利要求1至4中任一权利要求中所述的多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，其特征在于：所述陶瓷坯体内孔和外轮廓打孔切割成型为单面一次成型或双面两次成型，即一面打孔切割至一定深度后再翻面再次打孔切割至成型。

6.  根据权利要求5所述的多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，其特征在于：所述陶瓷坯体上还印制有设计打孔成型图形，用于与试切割产生的试切割线比较，并根据比较结果调整计算机载入的设计打孔成型图形，至最终试切割线与印制设计打孔成型图形一致，再最终打孔切割成型。

7.  根据权利要求6所述的多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，其特征在于：所述激光光源为冷光源。

8.  根据权利要求7所述的多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，其特征在于：所述冷光源为绿激光、紫外光。

9.  根据权利要求6至8中任一权利要求中所述的多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，其特征在于：所述激光通过固定焦距的聚焦镜聚焦，并通过计算机驱动工作台上下升降使陶瓷坯体至焦点的方式调焦。

10.  根据权利要求9所述的多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，其特征在于：机器视觉系统的摄像头通过手工调节螺杆使摄像头上、下升降调焦，至打孔图形显示清晰再开始扫描。

多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法
技术领域
本发明涉及一种电子元件的加工成型方法，尤其涉及一种多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法。
背景技术
多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，传统方法采用模具冲孔的方式，一种是内部通孔采用钻床钻孔，外轮廓采用模具冲床冲制。另一种是采用模具，用冲床将内孔和外轮廓一次性冲制成型。钻、冲孔方法的缺点是：1、通过冲床进行冲孔或钻床进行钻孔，冲床或钻床压力大，使落料后的陶瓷滤波器内孔和外轮廓边缘有开裂和损伤现象，影响滤波器电性能，同时落料后的滤波器内孔和外轮廓不光滑，有残余膜料，造成滤波器电极不能引出，从而影响滤波器电容量；2、模具冲制或钻床钻孔方式对位精度不高，易造成内孔及外轮廓偏差和错位，影响滤波器电性能和装配；3、模具制作周期长，程序复杂，一种产品对应一副模具，由于滤波器品种较多，该方式不适用于品种多元化需要。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于利用激光进行自动捕捉切割，使其切割精度高，速度快，对滤波器表面损伤小，适用于滤波器小间距、高精度，大容量、超厚度及品种多元化需求，提高了滤波器产品生产效率和合格率。
本发明的技术方案是：多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法，包括以下步骤：
a、将印制有定位点的陶瓷坯体放置在工作台上；
b、计算机载入设计打孔成型图形，并设置打孔切割工艺参数；
c、设置激光光源的光能大小；
d、计算机控制机器视觉系统扫描陶瓷坯体上的印制图形，自动捕捉识别定位点，根据定位点驱动工作台将陶瓷坯体移动至激光束下方的切割位置，并按照设计打孔成型图形由计算机根据定位点位置控制振镜头运动进行激光打孔切割，将陶瓷坯体内孔和外轮廓打孔切割成型。
机器视觉系统，如CCD或CMOS图像扫描定位系统，CCD(Charge CoupledDevice电荷耦合器件)，CCD图像扫描定位系统，将扫描到的图象和数据传输到计算机，并能在显示器上显示所拍摄的图象。系统通过将捕捉到目标物体的图象和已保存的设计打孔成型图形进行比较，判定目标物体是否相符，并保存目标物的机械位置，驱动控制将目标物移至激光束下进行打孔。系统可对陶瓷坯体不同的定位点进行识别，并分别以这些定位点为基础进行切割轨迹的调整，从而在所需位置进行精确切割，可对光斑轨迹进行精确定位。
其中，所述陶瓷坯体为生料膜经印刷、多层重叠、温等静压后形成，再经所述a～d工艺步骤后成型，或者，所述陶瓷坯体为生料膜经印刷、多层重叠、温等静压，最后烧结成熟坯后形成，再经所述a～d工艺步骤后成型，或者，所述陶瓷坯体为生料膜，印刷后经所述a～d工艺步骤后成型，再经多层重叠、温等静压。
印刷为尼龙丝网印刷。多层重叠为印刷一层后重合铺一层介质，再印刷一层再铺一层介质，如此反复。温等静压为用温等静压机将印叠后产品牢固粘接在一起。
其中，所述陶瓷坯体内孔和外轮廓打孔切割成型为单面一次成型或双面两次成型，所谓双面两次成型即一面打孔切割至一定深度后再翻面再次打孔切割至成型。
更进一步地，所述陶瓷坯体上还印有设计打孔成型图形，用于与试切割产生的试切割线比较，并根据比较结果调整计算机载入的设计打孔成型图形，如图形的位置、大小、角度和方向等，至最终试切割线与印制设计打孔成型图形一致，再最终打孔切割成型。
其中，所述激光光源为冷光源。作为优选，所述冷光源为绿激光、紫外光。
其中，所述激光通过固定焦距的聚焦镜聚焦，并通过计算机驱动工作台上下升降使陶瓷坯体至焦点的方式调焦。
另外，机器视觉系统的摄像头通过手工调节螺杆使摄像头上、下升降调焦，至打孔图形显示清晰再开始扫描。
本发明的有益效果是：利用激光进行切割，避免了内孔和外轮廓钻孔、冲制时对滤波器拉伤，保证切割后的滤波器内孔和外轮廓的光滑，无多余膜料残留物，采用冷光源钻孔切割避免烧伤，保证滤波器产品电性能。同时，利用机器视觉系统扫描定位捕捉功能对图形进行自动对位捕捉切割，保证了切割的精度和准确度，且切割速度快，质量好、功耗低、噪音低；避免了开模具周期长，程序复杂，提高了产品生产进度和效率；适用于多层或单层滤波器单孔芯片或多孔阵列滤波器板的打孔切割成型，且适用于滤波器多品种、小间距、大容量、超厚度、高精度新品的研发。
附图说明
图1为本发明多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法流程框图；
图2为本发明的系统示意图；
图中：1激光器组件；2光路传输系统；3振镜系统；4机器视觉系统(CCD图像扫描定位系统)；5升降系统；6负压吸附系统；7除尘系统；8高精度运动系统(工作台)；9控制系统(计算机)；10冷却系统(冷水机)；
图3为使用本发明打孔切割前“圆形32芯”陶瓷坯体下料框图；
图4为使用本发明实际打孔切割成型后的“圆形32芯”结构示意图；
图5为使用本发明打孔切割前“矩形9芯”陶瓷坯体下料框图；
图6为使用本发明实际打孔切割成型后的“矩形9芯”结构示意图；
图7为使用本发明打孔切割前单孔芯片陶瓷坯体下料框图；
图8为使用本发明实际打孔切割成型后的单孔芯片结构示意图；
图9为激光打孔机激光光路示意图。
具体实施方式
参照图1至图9，本发明的一种实施方式，首先将生料膜经印刷、多层重叠、温等静压后形成的陶瓷坯体放置在工作台8上，陶瓷坯体上印制有定位点11；计算机9载入设计打孔成型图形，如CAD图，并设置打孔切割工艺参数，如切割次数、有效向量步长，Q SWTTCH频率等参数；设置激光1光源的光能大小；激光1光源为冷光源。作为优选，所述冷光源为绿激光、紫外光。激光1通过固定焦距的聚焦镜聚焦，并通过计算机9驱动工作台8上下升降使陶瓷坯体至焦点高度的方式调焦；机器视觉系统4的摄像头通过手工调节螺杆使摄像头上、下升降调焦，至打孔图形显示清晰再开始扫描；计算机9控制机器视觉系统4扫描陶瓷坯体上的印制图形，自动捕捉识别定位点11，根据定位点11驱动工作台8前后、左右移动将陶瓷坯体移动至激光束下方的切割位置，并按照设计打孔成型图形由计算机根据定位点11位置控制振镜头3运动进行激光打孔切割，激光束经聚焦透镜组将激光聚焦在陶瓷坯体表面上，形成一个个细微的、高能量密度的光斑使物体加热气化或熔融分开，通过振镜头3的运动，把一系列光斑连成特定的轨迹，从而将被切割物体按一定的几何形状切割开，实现将陶瓷坯体内孔14和外轮廓13单面一次打孔切割成型，或双面两次成型，即一面打孔切割至一定深度后再翻面再次打孔切割至成型。当坯体较薄时，为陶瓷滤坯体单面一次成型，当坯体较厚时无法一次单面切割完成，需一面切进一定深度后，再翻转另一面进行切割，为陶瓷坯体双面两次成型，使陶瓷滤波器整体厚度可达2mm～4mm，实现了电容滤波器大容量要求，又保证了陶瓷滤波器整体机械强度。成型后的陶瓷坯体最后再排粘烧结，排粘烧结采用排粘烧结一体化工艺，烧结温度为1110℃～1170℃，时间为1h～3h。
更进一步地，为了确保更佳的精度和准确度，前述陶瓷坯体上还可以印制有设计打孔成型图形12，用于与试切割产生的试切割线比较，并根据比较结果调整计算机载入的设计打孔成型图形，如图形的位置、大小、角度和方向等，至最终试打孔切割线与印制设计打孔成型图形12一致，再最终打孔切割成型。
本发明的另一种实施方式，其他方法步骤与前述实施方式相同，其区别在于：放置在工作台上准备激光打孔切割成型的陶瓷坯体为生料膜经印刷、多层重叠、温等静压，最后烧结成熟坯后形成，再经前述实施方式中的激光打孔切割成型工艺步骤后成型。
本发明的第三种实施方式，其他方法步骤与前述实施方式相同，其区别在于：放置在工作台上准备激光打孔切割成型的陶瓷坯体为生料膜，印刷后经前述实施方式中的激光打孔切割成型工艺步骤后，再经多层重叠、温等静压后，最后再排粘烧结成瓷。
应用实施例：如图2至图4所示，制作外形尺寸为φ30.8mm，厚度为2.1mm，孔径为φ1.5mm的圆形32芯多层板式阵列结构陶瓷滤波器的打孔切割成型，外形如图3所示，打孔成型过程如下：
首先打开控制系统(计算机)9，开冷却系统(冷水机)10，开绿激光激光器1，开负压吸附系统(吸盘风机)6和除尘系统(吸尘风机)7，将32芯印刷、多层重叠、温等静压后的陶瓷坯体放置在高精度运动系统(工作台)8上，计算机9载入设计好的CAD打孔切割图形，设置打孔切割循环次数为1次，有效向量步长0.001mm，Q SWTTCH频率10kHz，手工调节激光1电流为10A，计算机9通过升降系统5使工作台8升降调整激光经聚焦镜聚焦至陶瓷坯体对应高度，手动调整机器视觉系统(CCD图像扫描定位系统)4的图像扫描用摄像头至打孔图形显示清晰，计算机9控制CCD图像扫描定位系统4扫描陶瓷坯体上的印制图形，自动捕捉识别定位点11，根据定位点11驱动工作台8前后、左右移动将陶瓷坯体移动至激光束下方的切割位置，设置完成后进行产品试切割，计算机9按照设计打孔成型图形根据定位点11位置控制振镜头3运动进行激光打孔切割，激光器1经光路传输系统2后通过振镜系统3开始在陶瓷坯体表面试切割，形成试切割线，如与陶瓷坯体表面印制的设计打孔成型图形12比较有稍许偏差，再根据试切割情况微微调整计算机9载入的设计打孔成型图形的X轴、Y轴位置及大小、角度、方向等，待试切割线与陶瓷坯体表面印制的设计打孔成型图形12完全重合后，将激光1电流调节为16A，打孔切割循环次数设置为40次，再进行产品正式切割，将陶瓷坯体内孔14和外轮廓13单面一次打孔切割成型，切割完成后从工作台面上取出打孔切割成型产品，如图4。
如图5和图6所示，为本发明另一应用的“矩形9芯”陶瓷坯体成型前后示意图。如图7和图8所示，为本发明另一应用的单孔芯片陶瓷坯体成型前后示意图。如图9所示，为激光打孔机激光光路示意图，激光从激光器射出，经扩束镜扩束和三次45°反射镜反射和振镜头后到达聚焦镜，最后通过聚焦镜片将光束聚焦到陶瓷坯体工件表面。
以上对本发明所提供的多层板式阵列结构陶瓷滤波器成型方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。