[实用新型]一种用于PCB喷印快速成型固化的恒温UV-LED装置

说明书

[所属技术领域]

本实用新型涉及一种面向电子制造业领域的UV-LED装置设计，其设计内容包括UV-LED基板及散热冷头的融合设计、制冷及水循环热交换系统、LED基板恒温控制等技术。本实用新型设计的UV-LED装置具有单位面积高光效聚集、能使PCB油墨快速成型固化、油墨呈现立体铺展的特色，适用于工艺高要求的PCB制造。

[背景技术]

PCB制造业是我国珠三角地区的优势制造业，PCB印制制造的油墨快速干固是生产过程中的重要工艺，主要有两种：溶剂型油墨的热烘干，UV型油墨的UV紫外光照射快速固化。目前工业应用上，UV紫外光照射快速固化的主要装备是UV贡灯，UV贡灯发热量大、温度高，照射固化会影响PCB材质，产生变性、变形等不良结果，UV贡灯寿命短，经常要更换，影响生产，UV贡灯耗电量大，不节能。UV-LED是替代UV贡灯的产品，其市场占有率正在不断扩大。用于PCB印制的功能性油墨的墨层厚，油墨中含有功能性的非透光成份多，影响透光，因此对UV-LED的单位面积光功率要求高，由此引起一个关于大功率UV-LED的散热问题。常见的UV-LED散热方式是风冷和自然水冷，风冷的散热体积大，气流也会影响喷墨印制中的墨滴喷向，风冷、自然水循环散热都难实现恒温控制。采用制冷剂制冷系统、融合LED基板的冷头、基板温控反馈，可以较好地解决功率密集型UV-LED的散热及恒温控制问题。

[实用新型内容]

本实用新型涉及一种面向电子制造业领域、实现PCB印制UV-LED照射固化的装置设计，其设计内容包括UV-LED基板及散热冷头的融合设计、制冷及水循环热交换系统、基板恒温控制技术。本实用新型设计的UV-LED装置具有单位面积高光效功率聚集、能使PCB油墨快速成型固化、油墨呈现立体铺展的特色，能满足PCB印制制造中的工艺要求，特别适用于PCB喷印制造过程中的油墨快速成型干固。整个装置包含：带有微型直流变频压缩机的制冷系统、水循环热交换系统、大功率低压恒流源、融合UV-LED基板的散热冷头、回流焊在基板上的大功率多灯珠串行集成封装的UV-LED封装片阵列、照射头及其二次光学聚光透镜。

本实用新型的整体结构特征在于UV-LED装置由一个带控制系统及微型直流变频压缩机的可控制冷循环模块、一个水循环热交换模块，一个或多个照射头模块组成，如附图1所示，其整体原理上的特征是：可控制冷循环模块实现制冷机功能，进行循环制冷，水循环热交换以水为介质进行循环，实现在铜基板与蒸发器之间的热量交换传递，融合LED基板的冷头高效散热，利用铜基板温度反馈，控制直流压缩机进行变频，实现制冷循环模块的制冷功率调节，达到铜基板温度恒定。

各部分的具体结构及工作原理如下：

(1)本实用新型所述的UV-LED装置的特征之一在于其热传递交换过程：制冷循环模块制冷，制冷剂在水箱式蒸发器中交换制冷量到水循环交换模块，水循环交换模块的介质水流过冷头时带走热量，直接对冷头底部的铜基板降温，具体说明如下：

本实用新型所述的用于PCB喷印快速成型固化的大功率UV-LED装置，其单位面积的LED电功率可达10W/CM²以上，单位面积的LED光功率可达3W/CM²，为解决LED高密集功率带来的高要求散热问题，本实用新型所述的UV-LED装置采取了两种有特色的热交换设计：一是采用制冷剂循环制冷，进行抽热式散热，制冷剂在水箱式蒸发器中交换制冷量，抽走水箱中介质水的热量，形成低温介质水(温度范围：2℃-10℃)，由交换模块进行水循环，低温介质水进入冷头，与铜基板进行直接接触式热交换，水循环带走LED铜基板热量，从而达到高效的散热降温效果，介质水散热循环如附图1中箭头所示，散热冷头中流水散热过程如附图2所示；二是采用LED铜基板与散热冷头的一体化融合设计方案，解决散热冷头与铜基板接触式散热受阻问题，在本实用新型所采用的一体化融合设计方案中，UV-LED基板正面贴装UV-LED灯株，背部开刻有散热槽，UV-LED基板直接作为散热冷头底板，LED铜基板与冷头上盖壳间用铜质锣丝紧固，压紧密闭，铜基板与冷头盖板紧固围成一个冷头散热水腔。结构如附图3所示。