CN105599299A - 一种ltcc基板填腔模具的3d打印加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，包括绘制LTCC基板填腔模具三维立体图形；将所述LTCC基板填腔模具三维立体图形导入3D打印机；所述3D打印机将所述LTCC基板填腔模具三维立体图形转化为可识别格式，并进行LTCC基板填腔模的3D打印直至打印完毕。本发明的一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，解决了传统填腔模具制备方法中成品率低、尺寸精度不够、一致性差和耐用性差的问题，能够制得一致性好、表面光滑致密、内部组织均匀、尺寸精度高的成型LTCC基板填腔模具，适合高性能带腔体LTCC基板的制造。

Description

一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺。

背景技术

LTCC基板(低温共烧陶瓷基板)用于小型化器件中可实现空间三维立体布线的多层电路设计。随着多芯片组件技术的发展以及小型化器件中表贴芯片越来越多的使用，对LTCC基板提出了更为多样的要求，使得含腔体的LTCC基板在高密度电子封装领域得到更为广泛的应用。LTCC基板中腔体的质量对组装芯片的性能有着重要影响，良好的腔体质量是芯片正在工作的保证。LTCC基板的制造过程一般分为生瓷带打孔、丝网印刷、叠层、层压、烧结等几个步骤，带腔体的LTCC基板是由带腔体的生瓷片烧结而成，生瓷片经过冲制或打孔形成空腔，经过层压后形成生瓷坯，再经过烧结可以得到最终产品。而在层压过程中，通过较大的等静压力将叠层后的多层生瓷片压制在一起；而生瓷片中的空腔在面对较大的压力时如果没有填充物，空腔便会被破坏，于是在层压时将填腔模具添加到生瓷片空腔中以获得良好的带腔体生瓷坯。良好的LTCC基板产品对填腔模具的要求非常苛刻，不但需要添加的填腔模具需要完全符合空腔大小，同时也要具备一定的强度和韧性。传统的LTCC基板填腔模具制备方法多种多样，但均存在成品率低、尺寸精度不够、一致性差和耐用性差等问题，为高性能带腔体LTCC基板的制造带来了很大的困扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，包括:

步骤1：绘制LTCC基板填腔模具三维立体图形；

步骤2：将所述LTCC基板填腔模具三维立体图形导入3D打印机；

步骤3：所述3D打印机将所述LTCC基板填腔模具三维立体图形转化为可识别格式，并进行LTCC基板填腔模的3D打印直至打印完毕。

本发明的有益效果是：本发明的一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，解决了传统填腔模具制备方法中成品率低、尺寸精度不够、一致性差和耐用性差的问题，能够制得一致性好、表面光滑致密、内部组织均匀、尺寸精度高的成型LTCC基板填腔模具，适合高性能带腔体LTCC基板的制造。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述步骤3中，LTCC基板填腔模的3D打印过程具体包括：

步骤31：清洁所述3D打印机的液槽；

步骤32：选取打印原料，在所述3D打印机的液槽底面布满一层所述打印原料，并通过激光束照射所述打印原料上表面使其固化，形成固化层；

步骤33：在原有固化层上表面再次布满一层所述打印原料，并再次通过激光束照射所述打印原料上表面，使其在原有固化层上表面固化，形成与原有固化层粘接的新的固化层；

步骤34：重复步骤33，直至整个LTCC基板填腔模具打印完毕。

上述进一步方案的有益效果是：通过上述步骤可以逐层打印LTCC基板填腔模具，比较方便的控制打印精度，使得LTCC基板填腔模具的尺寸精度较高，一致性好。

进一步：所述步骤3中，在将所述LTCC基板填腔模具三维立体图形转化为可识别格式之前，还包括以下步骤：根据所述打印原料的收缩率对所述LTCC基板填腔模具三维立体图形进行对应比例的缩放处理。

上述进一步方案的有益效果是：通过对所述LTCC基板填腔模具三维立体图形进行缩放处理，可以避免所述打印原料在固化后体积收缩造成所述LTCC基板填腔模具的尺寸出现较大偏差，确保打印完成后整个LTCC基板填腔模具的精度达到实际要求，更加精确。

进一步：所述打印原料为液态光敏树脂。

上述进一步方案的有益效果是：液态光敏树脂的特征为坚硬并且有一定韧性，是一种可通过光照快速固化的光敏树脂，适用于DLP型及FDM型等3D打印设备，能承受较高的温度，性能比较稳定。

进一步：所述步骤3中，每层固化层的厚度为0.02-0.1mm。

上述进一步方案的有益效果是：通过控制每层固化层叠饿厚度，一方面可以避免每层固化层的厚度过厚而影响打印精度很难控制，另一方面，可以避免每层固化层的厚度过薄而使得固化层的层数增加，打印时间延长，打印效率降低。

进一步：所述步骤3中，所述打印原料的固化速度为5-12s/层。

上述进一步方案的有益效果是：通过控制是打印原料的固化速度，一方面可以使得所述打印原料在激光照射的条件下充分固化，尽量减少由于所述打印原料未充分固化而影响整个所述LTCC基板填腔模具的强度，另一方面，可以尽量减少相邻两层固化层之间的空闲时间，提高打印效率。

进一步，所述步骤3后还包括步骤4：将打印完毕的所述LTCC基板填腔模具从所述3D打印机上取下，并在清洗液中将未充分固化的液态光敏树脂清洗干净，并进行漂洗处理。

上述进一步方案的有益效果是：通过上述步骤可以去除所述LTCC基板填腔模具中未充分固化的液态光敏树脂和杂质，避免影响所述LTCC基板填腔模具的后续使用。

进一步：所述清洗液为工业酒精、醇类或者树脂清洗液。

进一步：所述步骤4后还包括步骤5：将漂洗处理后的所述LTCC基板填腔模具表面的擦拭干净，并进行烘干处理。

上述进一步方案的有益效果是：通过上述步骤可以去除所述LTCC基板填腔模具表面的水滴，可以方便后续直接使用、存放和转运。

进一步：所述步骤3中，所述3D打印机的打印精度为0.02-0.04mm。

附图说明

图1为本发明的一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺流程示意图，包括如下步骤：

步骤1：绘制LTCC基板填腔模具三维立体图形；

步骤2：将所述LTCC基板填腔模具三维立体图形导入3D打印机；

步骤3：所述3D打印机将所述LTCC基板填腔模具三维立体图形转化为可识别格式，并进行LTCC基板填腔模的3D打印直至打印完毕。

本实施例中，我们设定LTCC基板由n片LTCC基板生瓷片层叠而成，我们设定每片LTCC基板生瓷片的厚度为h，则所述LTCC基板填腔模具的腔体深度为H＝n*h。根据LTCC基板填腔模具平面图，所述LTCC基板填腔模具的突起部分应恰好放入LTCC基板的腔体中。

本实施例中，所述步骤3中，LTCC基板填腔模的3D打印过程具体包括：

步骤31：清洁所述3D打印机的液槽；

步骤32：选取打印原料，在所述3D打印机的液槽底面布满一层所述打印原料，并通过激光束照射所述打印原料上表面使其固化，形成固化层；

步骤33：在原有固化层上表面再次布满一层所述打印原料，并再次通过激光束照射所述打印原料上表面，使其在原有固化层上表面固化，形成与原有固化层粘接的新的固化层；

步骤34：重复步骤33，直至整个LTCC基板填腔模具打印完毕。

通过上述步骤可以逐层打印LTCC基板填腔模具，比较方便的控制打印精度，使得LTCC基板填腔模具的尺寸精度较高，一致性好。

优选地，所述步骤3中，在将所述LTCC基板填腔模具三维立体图形转化为可识别格式之前，还包括以下步骤：根据所述打印原料的收缩率对所述LTCC基板填腔模具三维立体图形进行对应比例的缩放处理。通过对所述LTCC基板填腔模具三维立体图形进行缩放处理，可以避免所述打印原料在固化后体积收缩造成所述LTCC基板填腔模具的尺寸出现较大偏差，确保打印完成后整个LTCC基板填腔模具的精度达到实际要求，更加精确。

优选地，所述打印原料为液态光敏树脂。液态光敏树脂的特征为坚硬并且有一定韧性，是一种可通过光照快速固化的光敏树脂，适用于DLP型及FDM型等3D打印设备，能承受较高的温度，性能比较稳定。

优选地，所述步骤3中，每层固化层的厚度为0.02-0.1mm。通过控制每层固化层叠饿厚度，一方面可以避免每层固化层的厚度过厚而影响打印精度很难控制，另一方面，可以避免每层固化层的厚度过薄而使得固化层的层数增加，打印时间延长，打印效率降低。这里，我们选择每层固化层的厚度为0.02-0.1mm，可以较好的控制打印精度，并且打印效率较高。

本实施例中，所述步骤3中，所述打印原料的固化速度为5-12s/层。通过控制是打印原料的固化速度，一方面可以使得所述打印原料在激光照射的条件下充分固化，尽量减少由于所述打印原料未充分固化而影响整个所述LTCC基板填腔模具的强度，另一方面，可以尽量减少相邻两层固化层之间的空闲时间，提高打印效率。

本发明的一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，所述步骤3后还包括步骤4：将打印完毕的所述LTCC基板填腔模具从所述3D打印机上取下，并在清洗液中将未充分固化的液态光敏树脂清洗干净，并进行漂洗处理。通过上述步骤可以去除所述LTCC基板填腔模具中未充分固化的液态光敏树脂和杂质，避免影响所述LTCC基板填腔模具的后续使用。

优选地，所述清洗液为工业酒精、醇类或者树脂清洗液。当然，这里也可以采用其他的清洗液，只要能将未充分固化的液态光敏树脂清洗干净，并且不对所述LTCC基板填腔模具进行腐蚀即可。

本发明的一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，所述步骤4后还包括步骤5：将漂洗处理后的所述LTCC基板填腔模具表面的擦拭干净，并进行烘干处理。通过上述步骤可以去除所述LTCC基板填腔模具表面的水滴，可以方便后续直接使用、存放和转运。

本实施例中，所述步骤3中，所述3D打印机的打印精度为0.02-0.04mm。

本发明的一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，解决了传统填腔模具制备方法中成品率低、尺寸精度不够、一致性差和耐用性差的问题，能够制得一致性好、表面光滑致密、内部组织均匀、尺寸精度高的成型LTCC基板填腔模具，适合高性能带腔体LTCC基板的制造。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：绘制LTCC基板填腔模具三维立体图形；

步骤2：将所述LTCC基板填腔模具三维立体图形导入3D打印机；

步骤3：所述3D打印机将所述LTCC基板填腔模具三维立体图形转化为可识别格式，并进行LTCC基板填腔模的3D打印直至打印完毕。

2.根据权利要求1所述一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，其特征在于，所述步骤3中，LTCC基板填腔模的3D打印过程具体包括：

步骤31：清洁所述3D打印机的液槽；

步骤32：选取打印原料，在所述3D打印机的液槽底面布满一层所述打印原料，并通过激光束照射所述打印原料上表面使其固化，形成固化层；

步骤33：在原有固化层上表面再次布满一层所述打印原料，并再次通过激光束照射所述打印原料上表面，使其在原有固化层上表面固化，形成与原有固化层粘接的新的固化层；

步骤34：重复步骤33，直至整个LTCC基板填腔模具打印完毕。

3.根据权利要求1所述一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，其特征在于：所述步骤3中，在将所述LTCC基板填腔模具三维立体图形转化为可识别格式之前，还包括以下步骤：根据所述打印原料的收缩率对所述LTCC基板填腔模具三维立体图形进行对应比例的缩放处理。

4.根据权利要求2所述一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，其特征在于：所述打印原料为液态光敏树脂。

5.根据权利要求2所述一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，其特征在于：所述步骤3中，每层固化层的厚度为0.02-0.1mm。

6.根据权利要求2所述一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，其特征在于：所述步骤3中，所述打印原料的固化速度为5-12s/层。

7.根据权利要求2所述一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，其特征在于，所述步骤3后还包括：

步骤4：将打印完毕的所述LTCC基板填腔模具从所述3D打印机上取下，并在清洗液中将未充分固化的液态光敏树脂清洗干净，并进行漂洗处理。

8.根据权利要求7所述一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，其特征在于：所述清洗液为工业酒精、醇类或者树脂清洗液。

9.根据权利要求7所述一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，其特征在于，所述步骤4后还包括：

步骤5：将漂洗处理后的所述LTCC基板填腔模具表面的擦拭干净，并进行烘干处理。

10.根据权利要求1至9任一项所述一种LTCC基板填腔模具的3D打印加工工艺，其特征在于：所述步骤3中，所述3D打印机的打印精度为0.02-0.04mm。