基于水转印的曲面电路制造方法研究

发布时间：2020-09-28 21:44

　　电子产品的电路制造不仅影响产品的使用性能,还制约着电子产品硬件结构设计的空间。传统的电路制造方法无法实现在柔性或非柔性的三维空间曲面制造电路,虽然可以采用三维打印制造电路,但制造三维电路需要5轴的打印机,技术复杂、成本过高。为此,本文提出了一种基于水转印技术可以在曲面上制造电路的方法,主要包括以下步骤:(1)采用导电墨水在高分子塑料薄膜上打印出电路图案结构;(2)将薄膜放置于无机溶剂(比如水)表面上进行浸泡舒展,在薄膜上均匀喷一层能使薄膜软化的软化剂;(3)将软化后的薄膜粘附在承印物表面,均匀喷一层能使薄膜溶解成粘附层的溶解试剂;(4)干燥后制得曲面电路。这种曲面电路制造方法制造过程简单、加工成本低、三维结构精确可控、制造效率高,可以实现在柔性或非柔性的实物不规则的表面上制作一层或多层的电路,从而可以应用于柔性电子等电路制造领域中。本文的主要研究内容可概括如下:首先,介绍了水标转印技术和水披覆转印技术的基本工作原理以及工艺特点。重点研究了基于水转印的三维曲面电路制造方法的具体流程、工艺特点及相应改进,并深入研究了曲面电路制造相关制造材料性质特点。其次,搭建了曲面电路制造的实验平台。设计了用于在高分子塑料薄膜上精确打印所需的电路图案结构的气动打印电路平台,并构建了用于精确控制曲面电路制造的转印电路过程的曲面电路制造转印平台。还设计了专门用于性能分析的拉伸实验平台。再次,探究了针管气压、打印速度、转印膜纸浸泡时间、软化剂稀释度等参数对曲面电路制造精度的影响,以得出最优曲面电路制造方案;分析了曲面电路的线路柔韧性能和电阻稳定性能,从而进一步验证曲面电路制造方法的可制造性。最后,研究了曲面电路制造的系列应用。提出了柔性曲面电路,实现了曲面电路制造方法在半球形曲面电路、类天线曲面电路、波浪形PCB板曲面电路制造上的应用。制造了球形硅胶曲面电路、手套以及手背表面电路的柔性曲面电路。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN405
【部分图文】：

电路图,单层

浙江大学硕士学位论文＾逡逑维电路制造技术的具体的工艺流程主要有四个步骤［２］，如图１．２所示：逡逑（１）注射成型，一般采用塑料作为基体进行注塑，以形成起到支撑作用的结构体；逡逑（２）采用表面处理方法在塑料结构体表面进行表面金属化，主要处理的方法有电逡逑镀金属膜和金箔复合法；逡逑（３）应用线路生成方法制作所需的电路图案，生成线路的方法主要有二次注射法、逡逑热压印法、激光刻蚀法、注射复合法、照相法、激光直接活化法等等；逡逑（４）根据制作的电路图案进行电子元器件装配，形成具有一定电路功能实现的三逡逑维电路器件结构。逡逑

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着３Ｄ打印技术在电子产品电路制造中的应用不断迅速推进，电路直接打印技术正逐步发逡逑展成为一种最为快速、精度更高、应用最广泛的电子产品的电路制造新的工艺技术［４］。逡逑如图１．３所示，ａ为电路直接打印技术制作的电路板，ｂ为光宝科技公司３Ｄ打印电子产逡逑ａ逦ｂ逡逑图１．３邋３Ｄ打印电子产品技术制造的电子产品逡逑然而，电路直接打印技术在实际应用中，亦具有一定的缺点。目前已研发的电路直逡逑接打印技术主要用于单一材料的电路制作、用于打印电路的专用原材料很少、快速成型逡逑精度有限、相关制作的优化制造工艺不足、打印电路制作设备不完备。特别是，它和逡逑ＰＣＢ印刷、三维电路工艺一样无法实现在柔性或非柔性的曲面上制作，即使可以进行三逡逑维打印制造电路，但是这样技术需要的成型设备很复杂，制造过程也很复杂，而且存在逡逑的干涉因素特别多，无法在各种各样形状的曲面上制造电路。因此，本文提出了一种基逡逑于水转印技术的可以在曲面上制造电路的制造工艺，以及制造设计出实现这一工艺的曲逡逑面电路制造实验平台，从而可以更加快速、更加简单方便地完成电路制造，这样不仅彻逡逑底解决了无法在柔性或非柔性的曲面上制造电路的问题

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逦逡逑物作为原料进行注射成型、激光扫描加工、通过化学镀铜完成电路图形金属化等三个步逡逑骤［３３］，如图１．４所示。逡逑ｍ身卷逡逑注射成型栜逡逑锼铜金属化逡逑图１．邋４邋ＬＤＳ技术制造电路图案过程图逡逑２０１４年前后，德国ＬＰＫＦ公司又在ＬＤＳ技术基础上开发出了一种ＰｒｏｔｏＰａｉｎｔ邋ＬＤＳ逡逑技术。这种技术可以通过在普通塑料基材上涂覆一种双组分漆，使得普通塑料上也能使逡逑用ＬＤＳ技术进行电路制造，而且明显加快了制造电路的过程。ＰｒｏｔｏＰａｉｎｔ邋ＬＤＳ技术主逡逑要有形成三维基体、采用ＬＰＫＦ邋ＰｒｏｔｏＰａｉｎｔ邋ＬＤＳ漆涂覆加工件、利用ＬＰＫＦ逡逑ＰｒｏｔｏＬａｓｔｅｒ邋３Ｄ形成线路、利用ＬＰＫＦ邋ＰｒｏｔｏＰｌａｔｅ邋ＬＤＳ进行选择性金属化工件等四大步逡逑骤，如图１．５所示Ｍ。而利用ＬＰＫＦ邋ＰｒｏｔｏＰｌａｔｅ邋ＬＤＳ进行选择性金属化工件这一步有包逡逑括将镀铜溶液倒入烧杯中、将活化剂倒入烧杯、将工件浸泡在溶液中、冲洗工件完成金逡逑属化等工序，如图１．６所示［３５］。逡逑传统的印刷电路制造工艺是在单面、双面、挠性、刚挠结合、高密度ＨＤＩ的印刷电逡逑路板上制造电路的，也就是在二维空间进行电路制造、功能实现，尽管印刷电路工艺经逡逑过６０多年的发展已经相当的成熟，技术也是相当稳定可靠，但是仍然受到空间的局限，逡逑比如在三维空间中就没法进行电路制造了。而三维电路制造技术突破了空间的局限

【参考文献】