一种浮动式点压模块及其工作方式的制作方法

1.本发明涉及线路板生产领域，特别是涉及一种浮动式点压模块及其工作方式。


背景技术：

2.柔性电路板（flexible printed circuit 简称fpc）是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板，其因具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好等特点被广泛应用于不同行业。
3.在fpc板在生产过程中，需要对指定位置点进行压合工作，从而将涂有粘合剂的多片制品压合到fpc板上。
4.根据fpc板的压合点位置的需要，将所有的冲头制作在同一块压板上，设备启动后，压板在动力模块的驱动下，向装载有fpc板的承载模块方向移动，夹紧多层制品。
5.但是，这种点压模块存在很大不足：首先，所有的冲头都制作在一块板上，这就导致对其平面度、平行度等加工精度要求很高，不但加工成较高本，而且任一冲头出现尺寸误差等情况，都会导致整个压板报废，从而增加损耗；其次，压板组装较为困难，组装过程中，其平行度、平面度以及运行精度等难以保障，例如压板和承载板的平行度精度不高，会导致冲压时候，压板两端位置的冲头对承载板上fpc板的压合力存在区别，出现压合不牢或者fpc板内部线路压断情况，从而影响产品良品率；再次，后期压板更换较为麻烦，维护成本较为高昂；另外，现阶段的fpc板逐渐向大尺寸方向发展，从而对应的压板尺寸和冲头数量也随之增加，但是，目前的加工机床精度难以满足要求，一般机床当压板尺寸长度在2米时，实际平面度仅能保证在0.05mm（参照gb/t1184-1996 it6级公差）以内，而实际产品，冲头高度差在0.01mm也会造成fpc板受压不均，出现制品过压，造成线路板内部线路被压断等状况。


技术实现要素：

6.发明目的：本发明的目的是提供一种浮动式点压模块及其工作方式，解决了fpc板压合时候存在的问题。
7.技术方案：本发明提供了一种浮动式点压模块，包括下模结构、上模结构，所述上模结构设置在下模结构正上方；其中，所述上模结构包括上模导向板、冲头结构、浮动软板、上模进气板，所述冲头结构有若干组，并列设置在上模导向板上，所述浮动软板设置在冲头结构上方，且其四侧边缘通过垂直设置的上模进气板和上模导向板固定。压合过程中，将fpc板放置在下模结构的指定位置上，上模结构受到驱动力向下模结构方向移动，从而对fpc板进行压合动作。其中，上模结构中的上模导向板与下模结构贴合，通过上模进气板进行充气，浮动软板在气体压力下向冲头结构方向移动，fpc板指定位置处受到冲头压合力，从而完成了不同位置点的压合工作。浮动软板的设置，使得不同冲头之间受力均衡，从而解决了原有压合过程中，不同压合点之间受压状况不稳定的情况，大大提高了fpc板质量。
8.进一步的，所述浮动软板材质为耐热橡胶。具有较好的弹性以及受热稳定性。
9.进一步的，所述上模导向板上设有第一浮动槽，所述第一浮动槽的尺寸小于浮动
软板的尺寸。浮动软板的尺寸大于第一浮动槽尺寸，即浮动软板四侧通过上模导向板和上模进气板压紧固定。
10.进一步的，所述第一浮动槽位置设有若干并列设置的冲头安装孔；所述冲头安装孔包括限位孔、弹簧放置孔、导向孔，所述限位孔、弹簧放置孔、导向孔依次设置。冲头结构放置在冲头安装孔内，从而便于在fpc板指定位置处进行压合工作。
11.进一步的，所述冲头结构包括冲头、弹簧，所述弹簧设置在冲头上；所述冲头包括限位段、导向段、压合段，所述限位段、导向段、压合段依次连接；所述压合段上包覆有软胶层。冲头的限位段位于冲头安装孔的限位孔内，弹簧安装在导向段，一端通过限位段进行限位，另一端位于弹簧放置孔内，冲头的导向段位于导向孔内。压合时候，气体通过浮动压板对冲头施加一定的压力，弹簧受压缩短，导向段沿着导向孔向fpc板方向移动，压合段端部直接压合在fpc板上，从而进行压合动作。弹簧的设置，通过其自身形变，保证了冲头不会由于压力过大，对fpc板造成损伤，本发明中的弹簧选择圆线螺旋弹簧，其具有较低的弹簧常数以及较高的压缩比率。另外，在压合段上包覆软胶层，不但避免压合时候刮伤fpc板，而且硅胶材质对冲头热压合时候的温度传导影响较小，从而保证了fpc板上的粘合剂受热生效。
12.进一步的，所述上模导向板侧边设有若干加热管孔和若干温控传感器放置孔，所述加热管孔和温控传感器放置孔交错设置。加热管安装在加热管孔内，根据要求，对上模结构加热，并通过温控传感器放置孔内放置的温控传感器进行实时温度的检测，从而保证冲压段在冲压时候保持在一定温度范围，使得fpc压合位置的粘合剂受热受压生效。
13.进一步的，所述上模进气板上设有第二浮动槽，所述第二浮动槽的尺寸和第一浮动槽的尺寸相同，且小于浮动软板的尺寸；所述上模进气板上还设有密封圈槽，且其位于第二浮动槽外侧。浮动软板的尺寸大于第二浮动槽尺寸，浮动软板四侧通过上模导向板和上模进气板压紧固定，从而便于浮动软板受到气体压力后在第一浮动槽和第二浮动槽浮动，对冲头结构施加均匀的压力；另外，浮动软板四侧边还起到一定的密封效果，从而保证了冲头结构受力稳定性；密封圈放置到密封圈槽中，起到双重密封效果。
14.进一步的，所述上模进气板上还设有至少一条进气流道、一条压力测试流道，所述进气流道、压力测试流道结构相同，包括第一通道、第二通道，所述第一通道端部设置在上模进气板侧边，所述第二通道远离第一通道的另一端设置在上模进气板的第二浮动槽内。气体沿着进气流道的第一通道、第二通道进入到第二浮动槽内，从而通过浮动软板对各个冲头结构施加一定的压力，压力仪表安装在压力测试流道的第一通道端部位置，对第二浮动槽内的气体进行压力实时监控。
15.进一步的，所述下模结构包括下模治具板、下模载板，所述下模载板设置在下模治具板上；所述下模治具板上设有若与冲头结构位置一一对应的压头，所述压头上包覆有软胶层；所述下模载板上设有fpc板限位槽，所述fpc板限位槽上设有若干与压头一一对应的压合孔。fpc板放置在下模载板的fpc板限位槽内，压合过程中，冲头结构的冲压段与下模治具板的压头，在对应的压合孔位置，对fpc板上的若干压合点进行一次性压合工作。
16.进一步的，一种浮动式点压模块的工作方式，具体步骤如下：1）准备阶段：设备启动，各部件运行至初始位置；上模结构中加热管孔内的加热管进行加热，并通过温控传感器放置孔内的温度传感器进行温度实时监控；另外，通过上模结构中上模进气板上的进气流道，向第二浮动槽内充气，并通过压力测试流道处的压力仪表
对其压力进行实时检测；2）上料阶段：将待压制fpc板放置在下模结构中下模载板的fpc板限位槽内；3）对位阶段：使用伺服模组或气动模组驱动上模结构向下模结构方向移动；4）压合阶段：在上模结构冲头结构中的冲头和与其对应的下模结构中下模治具板的压头的相互作用，对fpc板在压合孔进行压合；5）换料阶段：压合完成后，上模结构在伺服模组或气动模组驱动下向上移动回到原位，取走下模载板上压制完成的fpc板，并更换为待压合fpc板，进行如步骤2）~步骤4）中的压合工作；6）结束阶段：设备各模块回到初始位置，释放压力气体并停止加热工作。
17.上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：1）在上模进气板和上模导向板上设置对应的第二浮动槽和第一浮动槽，采用浮动软板与弹簧相互协作，使得冲头得以有一定量的浮动空间，同时使用气压作为冲头压力控制媒介，通过气压调节冲头的压力，从而保障各个冲头结构受力一致，提高了冲头结构的冲压稳定性，提高fpc板质量，其操作简单方便，便于拆装维护；2）各冲头结构相互独立，可以进行部分更换，从而大大降低了损耗；3）适用于不同尺寸不同形状的fpc板的压合工作，具有广泛适用性。
附图说明
18.图1为本发明的爆炸立体图；图2为上模导向板的立体图；图3为上模导向板的剖视图；图4为冲头结构的主视图；图5为上模进气板的具有局部剖视图的立体图；图6为下模治具板的立体图；图7为下模载板的立体图；图8为实施例二中42个冲头结构的排列图。
19.图中：下模结构1、下模治具板11、压头111、下模载板12、fpc板限位槽121、压合孔122、上模结构2、上模导向板21、第一浮动槽211、冲头安装孔212、限位孔2121、弹簧放置孔2122、导向孔2123、加热管孔213、温控传感器放置孔214、冲头结构22、冲头221、限位段2211、导向段2212、压合段2213、弹簧222、浮动软板23、上模进气板24、第二浮动槽241、密封圈槽242、进气流道243、第一通道2431、第二通道2432、压力测试流道244、fpc板3。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方
位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
23.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
25.实施例一如图1所示是本发明的爆炸立体图，包括下模结构1、上模结构2，所述上模结构2设置在下模结构1正上方；其中，所述上模结构2包括上模导向板21、冲头结构22、浮动软板23、上模进气板24，所述冲头结构22有若干组，并列设置在上模导向板21上，所述浮动软板23设置在冲头结构22上方，且其四侧边缘通过垂直设置的上模进气板24和上模导向板21固定。
26.所述浮动软板23材质为耐热橡胶。
27.如图2和如图3所示分别为所述上模导向板21的立体图和剖视图，其上设有第一浮动槽211，所述第一浮动槽211的尺寸小于浮动软板23的尺寸。
28.所述第一浮动槽211位置设有若干并列设置的冲头安装孔212；所述冲头安装孔212包括限位孔2121、弹簧放置孔2122、导向孔2123，所述限位孔2121、弹簧放置孔2122、导向孔2123依次设置。
29.所述上模导向板21侧边设有若干加热管孔213和若干温控传感器放置孔214，所述加热管孔213和温控传感器放置孔214交错设置。
30.如图4所示为所述冲头结构22的主视图，包括冲头221、弹簧222，所述弹簧222设置在冲头221上；所述冲头221包括限位段2211、导向段2212、压合段2213，所述限位段2211、导向段2212、压合段2213依次连接；所述压合段2213上包覆有软胶层。
31.如图5所示为所述上模进气板24具有局部剖视图的立体图，其上设有第二浮动槽241，所述第二浮动槽241的尺寸和第一浮动槽211的尺寸相同，且小于浮动软板23的尺寸；所述上模进气板24上还设有密封圈槽242，且其位于第二浮动槽241外侧。
32.所述上模进气板24上还设有至少一条进气流道243、一条压力测试流道244，所述进气流道243、压力测试流道244结构相同，包括第一通道2431、第二通道2432，所述第一通道2431端部设置在上模进气板24侧边，所述第二通道2432远离第一通道2431的另一端设置在上模进气板24的第二浮动槽241内。
33.所述下模结构1包括下模治具板11、下模载板12，所述下模载板12设置在下模治具板11上；如图6所示为所述下模治具板11的立体图，其上设有若与冲头结构22位置一一对应的压头111，所述压头111上包覆有软胶层。
34.如图7所示为所述下模载板12的立体图，其上设有fpc板限位槽121，所述fpc板限位槽121上设有若干与压头111一一对应的压合孔122。
35.实施例二本实施例中的浮动式点压模块包括下模结构1、上模结构2，所述上模结构2设置在下模结构1正上方；其中，所述上模结构2包括上模导向板21、冲头结构22、浮动软板23、上模进气板24，所述冲头结构22有42组，以7行
×
6列形式等间距并列设置在上模导向板21上，所述浮动软板23设置在冲头结构22上方，且其四侧边缘通过垂直设置的上模进气板24和上模导向板21固定。
36.本发明中浮动软板23选用硅胶材质。
37.所述上模导向板21上设有第一浮动槽211，所述第一浮动槽211的尺寸小于浮动软板23的尺寸。上模导向板21材质为磨具钢。
38.所述第一浮动槽211位置设有若干并列设置的冲头安装孔212；所述冲头安装孔212包括限位孔2121、弹簧放置孔2122、导向孔2123，所述限位孔2121、弹簧放置孔2122、导向孔2123依次设置。
39.所述上模导向板21侧边设有若干加热管孔213和若干温控传感器放置孔214，所述加热管孔213和温控传感器放置孔214交错设置。
40.所述冲头结构22包括冲头221、弹簧222，所述弹簧222设置在冲头221上；所述冲头221包括限位段2211、导向段2212、压合段2213，所述限位段2211、导向段2212、压合段2213依次连接；所述压合段2213上包覆有软胶层。本发明中的弹簧222选择圆线螺旋弹簧，其具有较低的弹簧常数以及较高的压缩比率。压合段2213的形状根据fpc板3上的具体压合点要求而定，本实施例中为l形。软胶层在压合段2213远离导向段的一端包覆厚度为2mm，用于压合fpc板3，而在压合段侧边的包覆厚度为0.2mm，起到较好的包覆作用，本发明中的软胶层选用导热硅胶材质，有效避免直接压制时产品刮伤同时不会大幅影响温度的传导。
41.所述上模进气板24上设有第二浮动槽241，所述第二浮动槽241的尺寸和第一浮动槽211的尺寸相同，且小于浮动软板23的尺寸；所述上模进气板24上还设有密封圈槽242，且其位于第二浮动槽241外侧。
42.所述上模进气板24上还设有一条进气流道243、一条压力测试流道244，所述进气流道243、压力测试流道244结构相同，包括第一通道2431、第二通道2432，所述第一通道2431端部设置在上模进气板24侧边，所述第二通道2432远离第一通道2431的另一端设置在上模进气板24的第二浮动槽241内。
43.所述下模结构1包括下模治具板11、下模载板12，所述下模载板12设置在下模治具板11上；所述下模治具板11上设有若与冲头结构22位置一一对应的压头111，所述压头111上包覆有软胶层。压头111的形状根据fpc板3上的具体压合点要求而定，本实施例中为l形。软胶层在压头111远离下模治具板11的一端包覆厚度为2mm，在压头111侧边的包覆厚度为0.2mm，本发明中的软胶层选用导热硅胶材质，有效避免直接压制时产品刮伤同时不会大幅影响温度的传导。
44.所述下模载板12上设有fpc板限位槽121，所述fpc板限位槽121上设有若干与压头111一一对应的压合孔122。压合孔122根据fpc板具体压合位置的尺寸而定。
45.对实施例二中42个冲头结构22的向下的压力进行测试。如图8所示为实施例二中42个冲头结构22排列图，其中7-1表示第七行第一列处的冲压结构22，如此类推。
46.表1为浮动式点压模块中42个冲头结构22测试点的压力结果：当气动模组给与的气压为0.1mpa至0.3mpa时，各点误差在
±
10%之间；当气动模组给与的气压为0.3mpa至0.6mpa时，各点误差在
±
5%之间。
47.表2为同尺寸的具有42个冲头的传统点压模块的测试结果：当伺服模组给与的伺服压力为100kgf时候，各点误差在
±
30%之间；当伺服模组给与的伺服压力为150kgf时候，各点误差在
±
25%之间。
48.表1和表2结果相比较，可得出，表1的浮动式点压模块对fpc板的压合质量及稳定性远远优于表2中的传统点压模块。
49.表1
表2实施例三本实施例中的浮动式点压模块有若干组，按照要求并列设置，其包括下模结构1、上模结构2，所述上模结构2设置在下模结构1正上方；其中，所述上模结构2包括上模导向板21、冲头结构22、浮动软板23、上模进气板24，所述冲头结构22有若干组，并列设置在上模导向板21上，所述浮动软板23设置在冲头结构22上方，且其四侧边缘通过垂直设置的上模进气板24和上模导向板21固定。根据fpc板上压合位置的要求, 可以使用若干个浮动式点压
模块进行同时压合，每组浮动式点压模块设置一定数量的冲压结构22，从而满足更大尺寸或者异形fpc板的压合工作。
50.所述浮动软板23材质为耐热橡胶。
51.所述上模导向板21上设有第一浮动槽211，所述第一浮动槽211的尺寸小于浮动软板23的尺寸。
52.所述第一浮动槽211位置设有若干并列设置的冲头安装孔212；所述冲头安装孔212包括限位孔2121、弹簧放置孔2122、导向孔2123，所述限位孔2121、弹簧放置孔2122、导向孔2123依次设置。
53.所述上模导向板21侧边设有若干加热管孔213和若干温控传感器放置孔214，所述加热管孔213和温控传感器放置孔214交错设置。
54.所述冲头结构22包括冲头221、弹簧222，所述弹簧222设置在冲头221上；所述冲头221包括限位段2211、导向段2212、压合段2213，所述限位段2211、导向段2212、压合段2213依次连接；所述压合段2213上包覆有软胶层。
55.所述上模进气板24上设有第二浮动槽241，所述第二浮动槽241的尺寸和第一浮动槽211的尺寸相同，且小于浮动软板23的尺寸；所述上模进气板24上还设有密封圈槽242，且其位于第二浮动槽241外侧。
56.所述上模进气板24上还设有至少一条进气流道243、一条压力测试流道244，所述进气流道243、压力测试流道244结构相同，包括第一通道2431、第二通道2432，所述第一通道2431端部设置在上模进气板24侧边，所述第二通道2432远离第一通道2431的另一端设置在上模进气板24的第二浮动槽241内。不同组多组浮动式点压模块之间的气压保证一致。
57.所述下模结构1包括下模治具板11、下模载板12，所述下模载板12设置在下模治具板11上；所述下模治具板11上设有若与冲头结构22位置一一对应的压头111，所述压头111上包覆有软胶层。
58.所述下模载板12上设有fpc板限位槽121，所述fpc板限位槽121上设有若干与压头111一一对应的压合孔122。
59.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。