[發(fā)明專(zhuān)利]基于熔融沉積成形技術(shù)的結(jié)構(gòu)電路一體化部件的制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710021228.2
• 申請(qǐng)日: 2017-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106863770B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈理達(dá);嚴(yán)惠;謝德巧;梁繪昕;田宗軍;邱明波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B29C64/118
• 分類(lèi)號(hào): B29C64/118;B33Y10/00;B33Y80/00;C25D3/38;C25D5/56;C25D5/02
• 代理公司: 南京天華專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

一種基于熔融沉積成形技術(shù)的結(jié)構(gòu)電路一體化部件的制作方法，其特征是首先建立三維模型，并預(yù)留出導(dǎo)電通道位置，利用雙噴頭熔融沉積機(jī)床實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件單層基體與導(dǎo)電通道外邊緣分開(kāi)打印，再使用機(jī)床外三倍頻Nd：YAG激光掃描導(dǎo)電通道的外邊緣使其活化，如此層層循環(huán)，即完成部件實(shí)體的成形，最終將實(shí)體放進(jìn)鍍銅溶液中進(jìn)行電鍍，使預(yù)留的導(dǎo)電通道內(nèi)充滿金屬銅，即完成加工。本發(fā)明方法可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)部件內(nèi)復(fù)雜三維電路的一體化打印，工藝簡(jiǎn)單，免裝配，在航空航天與精密電子電器領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種3D打印技術(shù)，尤其是一種三維模型互連3D-MID的技術(shù)，具體地說(shuō)是一種基于熔融沉積成形技術(shù)的結(jié)構(gòu)電路一體化部件的制作方法。

背景技術(shù)

三維模型互連3D-MID（Three-dimensional Moulded Interconnect Device的縮寫(xiě)）技術(shù)，是在注塑成型的塑料殼體上，制作有電氣功能的導(dǎo)線、圖形，從而將普通的電路板的電氣互連功能、支承元器件的功能和塑料殼體的支撐、防護(hù)等功能實(shí)現(xiàn)于一個(gè)器件上，形成立體的、集機(jī)電功能于一體的電路載體，即三維模塑互連器件。現(xiàn)已在汽車(chē)、工業(yè)、計(jì)算機(jī)、通訊等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

激光直接成形LDS（Laser Direct Structuring）技術(shù)是3D-MID領(lǐng)域的最新研究方向，該技術(shù)引入激光成形技術(shù)，利用激光使添加有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物的改性材料活化，再結(jié)合化學(xué)鍍方法，將設(shè)計(jì)的電路圖案用激光轉(zhuǎn)移到塑料殼體表面。它突破了傳統(tǒng)MID技術(shù)的一些限制，其產(chǎn)品在電氣性能、結(jié)構(gòu)和抗氧化性能方面有突出的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已經(jīng)成功運(yùn)用到手機(jī)天線等零部件的制作上。

但是LDS技術(shù)并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)整體部件的結(jié)構(gòu)電路一體化制作，其只能在零部件表面生成簡(jiǎn)單的二維導(dǎo)電通道，若要生成內(nèi)部導(dǎo)電通道還需要復(fù)雜的裝配過(guò)程，所以應(yīng)用領(lǐng)域受到極大限制。

因此，有必要尋找一種全新的可以在結(jié)構(gòu)部件內(nèi)部加工出復(fù)雜三維導(dǎo)電通道的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法在結(jié)構(gòu)部件內(nèi)部加工出復(fù)雜三維導(dǎo)電通道的問(wèn)題，發(fā)明一種基于熔融沉積成形技術(shù)的結(jié)構(gòu)電路一體化部件的制作方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于熔融沉積成形技術(shù)的結(jié)構(gòu)電路一體化部件的制作方法，其特征在于，將熔融沉積成形技術(shù)、激光活化技術(shù)以及電鍍技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)電路一體化部件的層層打印，具體包括步驟如下：

1）在建模軟件中建立所需加工的結(jié)構(gòu)電路一體化部件的三維模型，預(yù)留出導(dǎo)電通道的位置并用薄壁圓管代替；

2）利用切片軟件對(duì)上述三維模型進(jìn)行分層切片，生成掃描切片程序并導(dǎo)入熔融沉積成形機(jī)床加工程序中；

3）控制熔融沉積成形機(jī)床內(nèi)的雙噴頭按層分別打印基體和薄壁圓管部分，成形完每一層，利用外投射激光掃描薄壁圓管切片層表面，如此循環(huán)往復(fù)，直至完成整個(gè)結(jié)構(gòu)部件實(shí)體加工；

4）將打印好的結(jié)構(gòu)部件取出干燥后放入鍍銅溶液中電鍍，鍍完經(jīng)后處理完成加工。

作為導(dǎo)電通道的薄壁圓管的內(nèi)徑為0.5～2mm，壁厚小于或等于0.5mm。

在切片控制程序中指定其中一個(gè)噴頭打印基體部分，另一個(gè)噴頭打印薄壁圓管部分；打印完一層，雙噴頭歸零位一次。

打印基體的材料采用普通PLA絲材，打印導(dǎo)電通道外邊緣的材料為添加有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物及粘結(jié)劑的PLA絲材，直徑均為0.8～1.0mm。

熔融沉積基板的預(yù)熱溫度為60～100℃；熔融沉積成形機(jī)床整體內(nèi)環(huán)境保溫在30～60℃。

雙噴頭獨(dú)立設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)分開(kāi)控制，雙噴頭的每個(gè)噴嘴的內(nèi)徑0.2mm，穿絲孔徑1.0～1.5mm；單次打印層厚0.02mm。