[發(fā)明專利]打印的三維(3D)功能部件及其制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201480041302.1
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN105408095A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發(fā)明（設計）人: J·A·路易斯;M·A·貝爾;T·A·巴斯比;J·E·梅納德二世
• 申請（專利權）人: 哈佛學院院長等
• 主分類號: B29C70/88
• 分類號: B29C70/88
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 金曉

1.一種打印的三維3D功能部件，包括：

包含結構材料的3D結構；

至少部分嵌入所述3D結構中并且具有抵靠3D結構的內表面固定的基部的至少一個功能電子設備；以及

至少部分地嵌入所述3D結構中并且電連接到所述至少一個功能電子設備的一個或多個導電絲。

2.如權利要求1所述的打印的3D功能部件，其中所述3D結構包括多個層。

3.如權利要求1或2所述的打印的3D功能部件，其中所述結構材料包括聚合物、復合物和/或陶瓷。

4.如權利要求3所述的打印的3D功能部件，其中所述聚合物是從包括以下物質的組中選出的：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS、聚乳酸PLA、聚(甲基丙烯酸甲酯)PMMA、環(huán)氧樹脂、聚二甲基硅氧烷PDMS、聚酰胺(尼龍)、聚酰亞胺PI、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚四氟乙烯PTFE、聚氯乙烯PVC、聚氨酯PU、聚碳酸酯PC、光固化樹脂、多種環(huán)氧樹脂以及水凝膠。

5.如權利要求1-4任一項所述的打印的3D功能部件，其中所述至少一個功能電子設備是從包括以下元件的組中選出：機電元件、電化學元件、有源電子元件、無源電子元件以及集成電路。

6.如權利要求1-5任一項所述的打印的功能部件，包括多個功能電子設備，每個功能電子設備具有抵靠所述3D結構的所述內表面中的一個內表面固定的基部。

7.如權利要求6所述的打印的3D功能部件，其中所述功能電子設備中的至少一個功能電子設備的基部相對于功能電子設備中的其它功能電子設備的基部以非零角度定向。

8.如權利要求1-7任一項所述的打印的3D功能部件，其中所述一個或多個導電絲中的至少一個沿著其長度的至少一部分是沒有支撐的。

9.如權利要求1-8任一項所述的打印的3D功能部件，其中所述一個或多個導電絲的至少一個跟隨連接點之間的非平坦路徑。

10.如權利要求1-9任一項所述的打印的3D功能部件，其中所述一個或多個導電絲包括從包括以下物質的組中選出的導電材料：銀、銅、鉛、錫、鋰、鈷、金、鉑、鈀、鈦、鉬、鎢、鉭、錸、鋯、釩、鉻、鈮、鐵、鎳、鋅、鋁、鎂和碳。

11.如權利要求1-10任一項所述的打印的3D功能部件，其中所述一個或多個導電絲中的每個都展現(xiàn)了至少為所述導電材料的體電導率的約2.5％的電導率。

12.如權利要求1-11任一項所述的打印的3D功能部件，其中所述一個或多個導電絲中的每個都包括約500微米或更小的直徑或寬度。

13.如權利要求1-12任一項所述的打印的3D功能部件，其中所述一個或多個導電絲中的每個都包括導電顆粒的滲透網(wǎng)絡。

14.如權利要求13所述的打印的3D功能部件，其中所述導電顆粒包括銀薄片。

15.如權利要求1-14任一項所述的打印的3D功能部件，其中所述導電絲包括附接到所述3D結構的一個或多個固定部分，其具有足以通過根據(jù)ASTM測試方法D3359進行的粘合測試的粘合強度。

16.一種用于打印三維3D功能部件的方法，所述方法包括：

擠出結構絲并在襯底上以預定圖案沉積結構絲以形成3D結構的一個或多個部分；

在所述一個或多個部分的暴露表面上放置或形成至少一個功能電子設備；以及

擠出并沉積一個或多個導電絲以形成與所述至少一個功能電子設備的互連。

17.如權利要求16所述的方法，其中從第一管嘴擠出所述結構絲并且從第二管嘴擠出所述一個或多個導電絲。

18.如權利要求16或17所述的方法，其中在結構絲被擠出和沉積時，擠出和沉積所述一個或多個導電絲中的至少一個。

19.如權利要求16或17所述的方法，其中在擠出和沉積所述結構絲之后，擠出和沉積所述一個或多個導電絲。

20.如權利要求16-19任一項所述的方法，還包括：

擠出所述結構絲的附加長度并在襯底上以預定圖案沉積所述結構絲的附加長度以形成所述3D結構的一個或多個附加部分，所述一個或多個附加部分至少部分覆蓋所述至少一個功能電子設備。