CN104411122B - 一种多层柔性电路板的3d打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多层柔性电路板的3D打印方法，按如下步骤进行：1）提供基板材料，所述基板材料由聚酰亚胺，涤纶粉末和亚克力UV无影胶水组成；提供作为金属导体部分的材料是铜粉，钴铬合金粉末，金粉和银粉；2）从多层柔性电路板的最底层电路板开始打印，按照三维CAD模型在特定方向进行逐层分切得到的每一层打印，每一层打印的方向是先x轴方向后y轴方向，打印起点是最底层的左上角的顶点，整个多层电路板的打印方向是先x轴方向后y轴方向最后z轴方向。本发明利用3D打印技术使得多层柔性电路板快速一体成型，而且工艺简单，材料少，精度高；有利于降低企业制作成本，让柔性电路板批量生产转向定制生产成为可能。

Description

一种多层柔性电路板的3D打印方法
技术领域
本发明涉及一种多层柔性电路板的3D打印方法，应用于柔性电路板3D。
背景技术
3D打印机又称三维打印机，是基于原料喷射成型原理的技术，属于快速成型技术的范畴，它综合应用了CAD/CAM技术、激光技术、光化学及材料科学等诸多方面技术和知识。打印前，需要利用计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”称逐层的截面，进而指导3D打印机逐层打印。3D打印技术相对传统的制造技术而言有着节约成本，快速成型，提高生产效率，由传统的大规模生产转向大规模定制，被预言可能成为“第三次工业革命”的技术。
电子产品日渐更高性能的要求带动了高速多层印制线路板需求，柔性电路板提供优良的电性能，具有体积小，重量轻，形变能力强，能满足更小型和更高密度安装的设计需要，也有助于减少组装工序和增强可靠性，目前多层柔性PCB板的制作方法主要是丝网印刷法，这种方法具有低成本，高效率的优点。丝网印刷法在多层板之间的金属孔是通过钻孔机或者激光钻孔，然后利用化学方法对孔的内壁进行渡铜或者其他金属从而连接不同板的导体，这给整个工艺带来的困难是因为高精细的多层板上孔的直径非常小，给钻孔技术要求很高。而且孔的金属化采用的是化学方法，这又是几道工序组合包括：清洁孔壁，活化处理，电镀铜等。最后在孔金属化之后还需要对孔周围和内部残渣清理防止因树脂的脱落造成断路，这又是一道复杂的工序。
发明内容
本发明提供一种多层柔性电路板的3D打印方法，有助于解决现有多层柔性电路板生产弊端问题。
本发明的技术方案在于：
一种多层柔性电路板的3D打印方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1）提供基板材料，所述基板材料由聚酰亚胺粉末，涤纶粉末和亚克力UV无影胶水组成；提供作为金属导体部分的材料是铜粉，钴铬合金粉末，金粉和银粉。
2）从多层柔性电路板的最底层电路板开始打印，按照三维CAD模型在特定方向进行逐层分切得到的每一层打印，每一层打印的方向是先x轴方向后y轴方向，打印起点是最底层的左上角的顶点，整个多层电路板的打印方向是先x轴方向后y轴方向最后z轴方向。
其中，在制备基板过程时，打印机喷嘴每次先喷出10-40um 亚克力 UV无影胶水，在胶水上面喷撒聚酰亚胺或者涤纶粉末厚度是30-80um，每二至三层进行一次紫外线照射。
利用激光工程化净成形技术进行金属部分的打印，激光器可以选择二氧化碳激光器或者钕-钇铝石榴石激光器，激光功率分别是二氧化碳激光器500-2000w，钕-钇铝石榴石激光器是600-1500w，激光焦点直径范围为：1~8um，扫描速度是5~10um/s，每层金属粉末的厚度是5-40um。
金属粉末和聚酰亚胺或者涤纶粉末之间也是利用亚克力UV无影胶水进行粘结。
本发明的优点在于：
本发明克服了现有的多层柔性电路板制作的工艺复杂，效率低的缺点，利用3D打印技术使得多层柔性电路板快速一体成型，而且工艺简单，材料少，精度高；有利于降低企业制作成本，让柔性电路板批量生产转向定制生产成为可能。
附图说明
图1为本发明实施例下的四层柔性电路板的结构示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，结合附图作详细说明如下。
本发明涉及一种多层柔性电路板的3D打印方法，按如下步骤进行：
1）提供基板材料，所述基板材料由聚酰亚胺粉末，涤纶粉末和亚克力UV无影胶水组成；提供作为金属导体部分的材料是铜粉，钴铬合金粉末，金粉和银粉。；
2）从多层柔性电路板的最底层电路板开始打印，按照三维CAD模型在特定方向进行逐层分切得到的每一层打印，每一层打印的方向是先x轴方向后y轴方向，打印起点是最底层的左上角的顶点，整个多层电路板的打印方向是先x轴方向后y轴方向最后z轴方向。
在制备基板过程时，打印机喷嘴每次先喷出10-40um亚克力UV无影胶水，在胶水上面喷撒聚酰亚胺粉末厚度是30-80um，每二至三层进行一次紫外线照射。
利用激光工程化净成形技术进行金属部分的打印，激光器可以选择二氧化碳激光器（输出10600nm远红外光），钕-钇铝石榴石激光器（输出1064 nm的近红外光），激光功率分别是二氧化碳激光器500-2000w，钕-钇铝石榴石激光器是600-1500w。激光焦点直径根据精度不一样范围选为：1~8um，精度越高直径越小，速度也相对较慢。扫描速度是5~10um/s，打印厚度越厚速度可以选择扫描速度快一点，每层金属粉末的厚度是20-40um。
金属粉末和聚酰亚胺，涤纶粉末之间也是利用亚克力UV无影胶水进行粘结。
具体实施过程：本发明打印的是一个四层柔性电路板，分别在图1中标号1、2、3、4；其中4是最顶层焊接电子元件的板，1是最低层电路板，3D打印机对整个电路板的打印方向从最底层开始打印，按照x→y→z，基板的材料使用的粉末是聚酰亚胺（PI）或者涤纶和亚克力UV无影胶水，金属孔和其他导体的材料使用的是铜粉，钴铬合金粉末，金粉和银粉其中一种或多种，如果最开始位置是基板部分则先打印基板，具体实施过程是3D打印机喷射系统在数字信号的激励下，喷嘴工作腔内的亚克力UV无影胶水形成连续的喷射流通过喷头喷射出一层10-40um厚的胶层，然后再通过另一个喷头喷射一层30-80um的聚酰亚胺（PI）或者涤纶粉末在胶层上面，扫描速度是：5-20um/s，速度越慢精度越高。每喷射完二至三层粉末进行一次紫外光的照射使粉末和胶水固化成型。
如果同一层当中需要打印金属孔和其他导体，则使用的是激光工程化净成形技术(Laser Engineered Net Shaping，LENS)打印金属部分。激光工程化净成形技术通过激光器发射的激光能够瞬间熔融粉末并形成沉积层，并通过平台的三维智能移动平台实现激光器发射头与喷头同步运动，让铜粉末融化沉积直接快速成形。激光系统使用的激光器可以选择二氧化碳激光器和钕-钇铝石榴石激光器，激光功率分别是二氧化碳激光器500-2000w，钕-钇铝石榴石激光器是600-1500w。激光焦点直径根据精度不一样范围选为：1~8um，精度越高直径越小，速度也相对较慢。扫描速度是5~10um/s，打印厚度越厚速度可以选择扫描速度快一点，每层金属粉末的厚度是5-40um。而金属粉末和聚酰亚胺（PI），涤纶粉末接触部分使用的也是亚克力UV无影胶水使金属部分与基板紧密结合，每二至三层进行一次紫外光照射。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种多层柔性电路板的3D打印方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1）提供基板材料，所述基板材料由聚酰亚胺或者涤纶粉末和亚克力UV无影胶水组成；提供作为金属导体部分材料是铜粉，钴铬合金粉末，金粉和银粉；
2）从多层柔性电路板的最底层电路板开始打印，按照三维CAD模型在特定方向进行逐层分切得到的每一层打印，每一层打印的方向是先x轴方向后y轴方向，打印起点是最底层的左上角的顶点，整个多层电路板的打印方向是先x轴方向后y轴方向最后z轴方向；在制备基板过程时，打印机喷嘴每次先喷出10-40um 亚克力 UV无影胶水，在胶水上面喷撒聚酰亚胺或者涤纶粉末厚度是30-80um，每二至三层进行一次紫外线照射。
2.根据权利要求1所述的一种多层柔性电路板的3D打印方法，其特征在于：利用激光工程化净成形技术进行金属部分的打印，激光器可以选择二氧化碳激光器或者钕-钇铝石榴石激光器，激光功率分别是二氧化碳激光器500-2000w，钕-钇铝石榴石激光器是600-1500w，激光焦点直径范围为：1~8um，扫描速度是5~10um/s，每层金属粉末的厚度是5-40um。
3.根据权利要求1所述的一种多层柔性电路板的3D打印方法，其特征在于：金属粉末和聚酰亚胺或者涤纶粉末之间也是利用亚克力UV无影胶水进行粘结。
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