株洲3D打印

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桌面式双层电子电路3D打印机

    

Zheng Yi等人研制出基于DreamInk技术的桌面式电子电路3D打印机,同时利用液态金属在纸基上打印具有柔性特性的电子电路,其电路具有良好的折弯性能。在-180°到180°弯折条件下,电阻均能保持在0.9Ω左右,非常稳定。其使用的是液态金属油墨(镓铟合金),可在普通的铜版纸上自动打印出电路、天线、RFID等电子器件并实现封装。该打印机通过输入氮气压送注射器内的液态金属挤出成型,工艺过程非常简便。


同时,该电子电路3D打印机还能够实现双层交叉电路的打印,即在电路交叉处通过打印RTV橡胶材料作为绝缘层,使上下两层的液态金属电路相隔开。考虑到液态金属的成本以及材料本身的特性,日常生活中使用它打印电子电路不够简便,同时也会带来安全性的问题。


加拿大公司推出的桌面大小的Voltera电子电路打印机,使用具有高导电性的银纳米颗粒墨水来打印电路,并用绝缘性油墨作为层间的掩膜。它最大的特点就是能够打印平面的单层电子电路,也能够打印立体的双层电子电路,在电路交叉处通过绝缘性油墨来阻断电路之间的贯通。在打印中间绝缘层时,打印喷头能够在遇到底层电路时自动抬升一定的距离;在打印最上层电路时,打印喷头在绝缘层处抬升一定距离,打印完成后又下降一定距离,以方波型路径行走,避免挤出口距离底部基底过远。除了打印电路板,Voltera电子电路打印机还可以作为一个焊膏分配器,并可进行回流焊。该打印机的双层电路打印思路是后续打印双层电路打印的借鉴所在,能够为的研究提供工艺参考。


多层电子电路的打印涉及到交叉处绝缘材料的选择和使用,Min-Saeng Kim等人通过利用Pb-Sn-Bi合金作为打印电路材料,利用聚己内酯(PCL)作为绝缘层打印交叉电路。然而其使用的打印温度较高,其中Pb-Sn-Bi合金打印温度140℃,聚己内酯打印温度120℃。它能很好的打印双层电路,但对温度有一定的要求。在打印单层电路时,无法在常温下简单方便的打印。Yi Zheng等人则利用室温下无需加热,通过加压固化的硫化硅橡胶材料(RTV)作为双层电路中的绝缘层,具有很好的打印效果。

Jason A.Paulsen等人则是利用3D打印喷射技术将导电材料喷射到3D模型表面,其优点是可以在任何物体的表面上成型电子电路。Malone E.等人则搭建Fab个人打印机打印电子器件。ZQ Gao等人则利用喷墨印刷技术打印RFID天线。


基于FDM打印工艺原理,在综合国内外的各项研究之后,提出搭建能够打印柔性电子电路的注射挤出式3D打印机,研究3D打印平面电子电路、斜面电子电路的成型工艺,并探索多层电子电路的打印,研究各项电子电路3D打印的工艺参数,并对所存在的问题提出解决方案。



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2020-01-02 14:49:45