CN106211622B - 一种埋入式电路板复合3d打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于3D打印技术领域,具体公开了一种埋入式电路板复合3D打印方法,结合选区激光熔化(SLM)和选区激光烧结(SLS)两种3D打印方式,利用SLS/SLM成形装置,依靠送粉喷头和吸粉喷头实现各层中绝缘非金属粉末和导电金属粉末在绝缘基板区域和导电线路区域的选择性分布,经过建模、切片、铺粉、吸粉、送粉、激光扫描成形等主要成形步骤,制造出免凹槽加工的埋入式电路板。本发明利用3D打印技术可成形复杂形状和微小结构的特点,实现了埋入式电路板的一体化制造,极大地简化了传统埋入式电路板制造工艺,降低了制造成本,缩短了制造周期,显著地提高了电路板的空间利用率。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域,更具体地,涉及埋入式电路板复合3D打印方法,其能够避免凹槽加工并适于一体化制造,尤其适用于埋入式电路板或类似产品的加工应用场合。
背景技术
由于电子产品逐步向小型化和集成化的趋势发展,使得电路板的体积不断缩小,电子组件数量不断增加。传统制造电路板的方法,是将电子元件排布在基板表面,不能解决电路板体积缩小和电子元件增多之间的矛盾,故有研究者提出将电子元件埋入封装基板的思路,在电路板体积一定的条件下,排布尽可能多的电子元件。相较传统电路板,这种埋入式电路板可有效提高电路板的空间利用率。
目前制作埋入式电路板的过程十分繁琐,需要在埋入电子元件前,在基板上开槽。电路板常使用坚硬的覆铜板作为基板,对开槽设备要求高、加工成本高、周期长。另外,电路板结构十分精细,电子元件个数多,规格尺寸不相同,使得开槽过程无法达到统一化和标准化,且无法保证凹槽尺寸精度。有许多研究者针对上述不足进行了研究,如专利CN103635028A、CN102045941A、CN102300406A、CN102254885A、CN204721721U和CN104320925A等提出了不同的埋入式电路板制作方法,虽然一定程度上简化了开槽流程,但都仍需采用机加工的方式在基板上加工凹槽,无法保证尺寸精度,给后期电子元件的装配带来困难,导致较高的废品率。
3D打印基于逐层堆积原理来成形复杂结构件,由于其具备高精度、高效率、低成本且能够适于复杂结构件的制造等诸多优点,因此近年来在包括电路板加工制作领域获得了初步的应用,如在专利CN104486910A中提供了一种采用3D打印技术制作多层电路板的方法,其技术方案为在原有印刷电路板的基础上,增加耐热绝缘层,利用激光3D打印将陶瓷粉末固定在电路板上形成耐热绝缘层,然后利用3D打印技术将粉末在耐热绝缘层基体上直接成型电路,如此往复,形成多层印刷电路板。
然而,进一步的研究表明,虽然上述现有技术提出了采用3D打印技术打印电路板,但其仍存在以下的缺陷或不足:首先,上述3D打印技术采用逐层打印的方式打印,其制得的多层电路板不具备凹槽结构,没有考虑后续电子元件的装配和排布,若后续需要装配电子元件,则仍需采用其他方式加工凹槽;其次,其送粉装置在同一打印层上只传送一种材料,不能实现同一打印层上不同材料的分布,耐热绝缘层和导电线路需分开打印,其效率较低,不适于大规模生产。由于存在上述缺陷和不足,本领域亟需做出进一步的完善和改进,设计一种3D打印方法,使其能够避免凹槽加工,一体化制造电路板,以便满足埋入式电路板或类似产品的生产需要。
发明内容
针对现有技术的不足或改进需求,本发明提出一种埋入式电路板复合3D打印方法,其中通过埋入式电路板自身的结构特点和绝缘基板和导电线路的布置特征,针对不同的结构区域采用了不同的打印方式,同时对绝缘基板和导电线路的材质和关键工艺做出进一步的研究和设计,相应能够在避免凹槽加工的同时采用一体化制造,高精度、高效率、低成本地实现在同一片层上的多元件结构的3D打印,因此尤其适用于埋入式电路板或类似产品的制作。
为了实现上述目的,本发明提出了一种埋入式电路板复合3D打印方法,其特征在于,包括如下步骤:
(a)针对作为打印对象的电路板执行三维建模,设计埋入式双面电路板结构模型,然后对该埋入式双面电路板结构模型进行分层切片,并获取各分层切片中有关绝缘基板区域、导电线路区域和凹槽区域的数据信息;
(b)将绝缘基板和导电线路的打印材质分别设置为绝缘非金属粉末材质和导电金属粉末材质,将上述绝缘非金属粉末材质和导电金属粉末材质通过设有吸粉喷头的送粉机构输送,然后分别采用送粉机构中的第一送粉喷头和第二送粉喷头来执行送粉打印;
(c)在整个打印过程中,由所述第一送粉喷头将绝缘非金属粉末铺在成形台面上,由上述吸粉喷头将打印层中导电线路区域的绝缘非金属粉末吸走,所述第二送粉喷头随后在该导电线路区域填充金属粉末,由此完成该打印层的不同区域中不同材料的选择性分布;
(d)在扫描成形过程中,首先采用SLS对该打印层中绝缘基板区域的绝缘非金属粉末进行预热和扫描成形,绝缘基板区域成形完毕后,SLS停止工作;然后SLM开始扫描成形该打印层中导电线路区域的金属粉末;完成该打印层绝缘基板区域和导电线路区域的扫描成形后,所述送粉机构下降一个设定铺粉层厚度;
(e)根据分层切片信息,重复步骤(c)~步骤(d)直至带凹槽和内部导电线路的电路板打印完毕;
(f)取出步骤(e)中制得的电路板,对其进行表面处理,即完成带凹槽和内部导电线路的电路板制造;然后将相应电子元件固定在该电路板上对应的凹槽中,并用外层绝缘板封闭,即制得埋入式电路板。
作为进一步优选地,对于步骤(a)中分层切片时设定的铺粉层厚度范围为0.01mm~0.06mm,优选为0.03mm。较多的比较测试表明,在上述参数范围内的打印层在SLS和SLM成形时受热均匀彻底,可以得到很好的成形效果,制得的电路板结构致密均匀。
作为进一步优选地,对于步骤(b)中所述绝缘非金属粉末为尼龙6、尼龙9、尼龙11、尼龙12、尼龙66或尼龙610,优选为尼龙6或尼龙12粉末;所述导电金属粉末为铜、金、银或锡中的一种或几种的混合材料,优选为铜粉或铜锡合金粉末。尼龙6或尼龙12粉末具有良好的绝缘性能和散热性,而铜粉和铜锡合金粉具有导电性良好且价格低廉的特点,采用上述材料能够满足电路板对于散热性和导电性能的要求,同时降低生产成本。
作为进一步优选地,对于步骤(c),所述的第二送粉喷头和吸粉喷头采用同轴传送,所述绝缘非金属粉末采用粉床送粉。
粉床送粉适合大面积送粉,能够满足绝缘非金属粉末形成绝缘基板的需要,提高送粉效率;而第二送粉喷头和吸粉喷头采用同轴传送,来吸走绝缘非金属粉末,同时铺上导电金属粉末,能够提高送粉效率,并实现精确送粉,进而提高最终得到的电路板的精度。
作为进一步优选地,对于步骤(d),SLS扫描成形之前需要对绝缘非金属粉末进行预热,尼龙6和尼龙12粉末的预热温度优选为170℃。较多的比较测试表明,该温度的选择能够有效的预热尼龙粉末,同时尼龙粉末不会熔融,便于后续SLS成形。
作为进一步优选地,对于步骤(d),SLM扫描成形过程中采用保护气体氛围保护,铜粉和铜锡合金粉末的保护气体优选为氮气。采用保护气体氛围保护,能够有效避免金属在高温下氧化。
作为进一步优选地,对于步骤(e)中制得的电路板成形结束后先需冷却降温,再取出进行表面处理,其冷却温度优选为80℃。较多的比较测试表明,该温度下能够使电路板迅速冷却,同时电路板的性能不会因为温度的骤变而发生变化,保证了电路板的质量,同时该温度也利于后续对电路板进行表面处理。
作为进一步优选地,对于步骤(f),所述的外层绝缘板为同台设备SLS扫描成形制得,成形期间不需使用高功率激光器及吸送粉装置。由于采用同一台机器成形,可减少设备成本,而不需要借助高功率激光器和吸送粉装置,则能很大程度减少能耗。
具体地,本发明采用绝缘非金属粉末和导电金属粉末,利用SLS/SLM复合3D打印方法成形电路板,依靠送粉喷头和吸粉喷头完成多种粉末同层铺粉,从而实现同一打印层中多材料成形。其中SLS和SLM分别成形不同区域内的绝缘非金属粉末和导电金属粉末,SLS直接成形带凹槽的绝缘基板层,省去凹槽的机械加工流程,凹槽尺寸精度更高,有利于元件组装;SLM直接成形导电线路,实现导电线路在绝缘基板内部任意分布,不再需要金属导孔实现上下表面之间线路的连通,简化结构且节约空间。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,主要具备以下优点及有益效果:
(1)本发明采用SLS和SLM复合3D打印方法,采用不同的送粉喷头将绝缘非金属粉末和导电金属粉末分别送粉至同一打印层的绝缘基板和导电线路区域,实现同一打印层中绝缘基板和导电线路区域材料的选择性分布,并分别采用SLS和SLM分别成形绝缘基板和导电线路区域,省去凹槽的机械加工流程,从而一体化成形制造出带凹槽和导电线路的电路板,进而制得埋入式电路板。该打印方法能极大简化埋入式电路板的工艺流程,降低了制造成本,缩短了制造周期,且制得的电路板凹槽尺寸精度更高,有利于元件组装。
(2)本发明的复合3D打印方法,导电线路在绝缘基板中可任意分布,上下表面间线路的连通不再需要金属导孔,并有望实现以前因设计的复杂性而无法实现的内部电路,简化结构,节约空间,解除制造方法对设计的限制性。
(3)本发明的复合3D打印方法,在分层切片时设定的铺粉层厚度范围为0.01mm~0.06mm,优选为0.03mm。较多的比较测试表明,在上述参数范围内的切片层在SLS和SLM成形时受热均匀彻底,可以得到很好的成形效果,且制得的电路板结构致密均匀,性能优异。
(4)通过打印过程中温度等工艺参数的选择,可有效地提高最终制得的埋入式电路板的性能。绝缘基板中尼龙粉末的预热温度选择为170℃,该温度下对尼龙粉末进行预热,能够使尼龙粉末有效的预热同时不会熔融,便于后续SLS成形,且尼龙粉末自身的性质不会因预热受影响,从而保证了最终电路板的性能。而电路板成形结束的冷却温度选择为80℃,该温度下将电路板冷却,能够使电路板迅速冷却,同时其性能不会因为温度的骤变而发生变化,保证了电路板的质量,同时该温度也利于对电路板进行表面处理。
(5)由于本发明的构思能够一体成形电路板,且能避免凹槽加工,因此其十分适于制造埋入式电路板。根据需要,该方法还适用于现有单面及双面电路板的制造,也可根据电子元件的形状制造出多面电路板;此外,该方法不仅适用于单层电路的制作,也可以进行多层电路的制造。
附图说明
图1为本发明的埋入式双面电路板结构的剖视图;
图2为本发明的埋入式四面电路板结构的剖视图。
在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:1导电线路,2绝缘基板,3外层绝缘板,4电子元件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的工作机理是在打印带凹槽电路板绝缘基板的过程中同时打印电路,该方法利用SLM/SLS成形装置,根据计算机CAD设计模型,利用高功率激光器打印金属导电线路,低功率激光器打印绝缘基板,一体化成形具有导电线路和凹槽的埋入式电路板结构。
按照本发明的埋入式电路板复合3D打印方法具体流程如下:
(a)针对作为打印对象的电路板执行三维建模,该电路板上设置有凹槽和内部导电线路,然后对该三维模型进行分层切片,并获取各分层切片中有关绝缘基板区域、导电线路区域和凹槽区域的数据信息;在分层切片时,可以将铺粉层厚度设定在一个合适的范围,如:铺粉层厚度为0.01mm~0.06mm,优选为0.03mm;
(b)将绝缘基板和导电线路的打印材质分别设置为绝缘非金属粉末材质(例如:尼龙6、尼龙9、尼龙11、尼龙12、尼龙66或尼龙610,优选为尼龙6或尼龙12粉末)和导电金属粉末材质(例如:铜、金、银或锡中的一种或几种的混合材料,优选为铜粉或铜锡合金粉末),然后将绝缘非金属粉末材质和导电金属粉末材质通过送粉机构经不同的喷头送出,即分别采用第一送粉喷头和第二送粉喷头来执行送粉打印,送粉机构中还设置有吸粉喷头;
(c)然后,在整个打印过程中,由第一送粉喷头将绝缘非金属粉末铺在成形台面上,由吸粉喷头将该打印层中导电线路区域的绝缘非金属粉末吸走,第二送粉喷头随后在该区域填充金属粉末,由此完成该打印层中不同区域中不同材料的选择性分布;
(d)采用SLS对该打印层中绝缘基板区域的绝缘非金属粉末进行预热和扫描成形,此时SLM不工作;绝缘基板区域成形完毕后,SLS停止工作,SLM开始扫描成形该打印层中导电线路区域的金属粉末;完成该打印层绝缘基板区域和导电线路区域的扫描成形后,送粉机构下降一个设定铺粉层厚度;
(e)根据分层切片信息,重复步骤(c)~(d)直至带凹槽和内部导电线路电路板打印完毕;
(f)取出步骤(e)中制得的电路板,对其进行表面处理,即完成带凹槽和内部导电线路电路板制造;然后将相应电子元件固定在该电路板上对应的凹槽中,并用外层绝缘板封闭,即制得埋入式电路板。
在本发明的一个优选实施例中,对于步骤(c),所述绝缘非金属粉末采用粉床送粉,成形缸下降,送粉缸上升,铺粉辊将送粉缸的粉末铺到成形台面上;所述的第二送粉喷头和吸粉喷头采用同轴传送,导电金属粉末由第二送粉喷头传送,吸粉喷头将该打印层导电线路区域的绝缘非金属粉末吸走,送粉喷头随即送上导电金属粉末,完成在同一打印层中,不同材料的选择性分布。
在本发明的另一优选实施例中,步骤(d)中的SLS扫描成形之前需要对绝缘非金属粉末进行预热,尼龙6和尼龙12粉末的预热温度优选为170℃;所述的SLM扫描成形过程中采用保护气体氛围保护,铜粉和铜锡合金粉末的保护气体优选为氮气。
在本发明的另一优选实施例中,步骤(e)中制得的电路板成形结束后先需冷却降温,再取出进行表面处理,其冷却温度优选为80℃。大量的比较试验表明该温度下将电路板冷却,能够使电路板迅速冷却,同时其性能不会因为温度的骤变而发生变化,保证了电路板的质量,同时该温度也利于对电路板进行表面处理。
在本发明的另一优选实施例中,步骤(f)中所述的外层绝缘板为同台设备SLS扫描成形制得,成形期间不需使用高功率激光器及吸送粉装置。
进一步的研究表明,除了以上工艺参数之外,SLS和SLM工艺参数还包括激光功率、扫描间距和扫描速度等,且优化工艺参数因尼龙粉末和金属粉末种类不同而有所不同。
为了进一步具体解释说明本发明,以下给出了四个实施例。
实施例1
(1)利用三维建模软件设计如图1所示的埋入式双面电路板结构模型,其中1为导电线路,2为绝缘基板,3为外层绝缘板,4为电子元件;将模型文件导入SLS/SLM成形装置中,利用系统切片软件对该模型进行分层切片,每层厚度0.03mm,并获取各分层切片中有关绝缘基板区域、导电线路区域和凹槽区域的数据信息;
(2)将尼龙6粉末放置在送粉缸中,铜粉放置在双喷头同轴吸/送粉机构的送粉喷头中,其中尼龙6粉末由溶剂沉淀法制得,粒径范围为10~30μm,铜粉末为气雾化制造,粒径范围为20~40μm,两种粉末均保持良好的球形度。送粉喷头抽真空并通入氮气作为保护气体;
(3)控制送粉缸和铺粉辊,在成形台面上铺一层尼龙6粉末;控制双喷头同轴吸/送粉机构,通过吸粉喷头将模型中该打印层导电线路区域的尼龙6粉末吸走,送粉喷头随即送上铜粉末进行填充;
(4)SLS成形前对尼龙6粉末进行预热,预热温度设定为150℃,SLS成形绝缘基板区域,其中激光功率10W、扫描间距0.1mm、扫描速度2000mm/s和铺粉层厚0.03mm,此时SLM不工作;绝缘基板区域成形完毕后,SLS停止工作,SLM开始成形该打印层中导电线路区域的铜粉末,其中激光功率为300W、扫描间距0.08mm、扫描速度1000mm/s和铺粉层厚0.03mm;完成一层扫描成形后,工作缸下降一个0.03mm;
(5)按照系统切片软件的设定,重复步骤(3)~(4),直到带凹槽和内部导电线路板的双面电路板加工完毕;
(6)待温度降低80℃,取出成形的双面电路板,进行表面处理;将相应电子元件固定在上下表面的凹槽中,并分别用外层绝缘板封闭,即可获得埋入式电路板,其中外层绝缘板是采用同设备SLS成形得到的。
实施例2
(1)利用三维建模软件设计如图1所示的埋入式双面电路板结构模型,其中1为导电线路,2为绝缘基板,3为外层绝缘板,4为电子元件;将模型文件导入SLS/SLM成形装置中,利用系统切片软件对该模型进行分层切片,每层厚度0.01mm,并获取各分层切片中有关绝缘基板区域、导电线路区域和凹槽区域的数据信息;
(2)将尼龙12粉末放置在送粉缸中,铜粉放置在双喷头同轴吸送粉机构的送粉喷头中,其中尼龙12粉末由溶剂沉淀法制得,粒径范围为10~30μm,铜粉末为气雾化制造,粒径范围为20~40μm,两种粉末均保持良好的球形度。送粉喷头抽真空并通入氮气作为保护气体;
(3)控制送粉缸和铺粉辊,在成形台面上铺一层尼龙12粉末;控制双喷头同轴吸/送粉机构,通过吸粉喷头将模型中该打印层导电线路区域的尼龙12粉末吸走,送粉喷头随即送上铜粉末进行填充;
(4)SLS成形前需对尼龙12粉末进行预热,预热温度设定为150℃,SLS成形绝缘基板区域,其中激光功率10W、扫描间距0.1mm、扫描速度2000mm/s和铺粉层厚0.01mm,此时SLM不工作;绝缘基板区域成形完毕后,SLS停止工作,SLM开始成形该打印层中导电线路区域的铜粉末,其中激光功率为300W、扫描间距0.08mm、扫描速度1000mm/s和铺粉层厚0.01mm;完成一层扫描成形后,工作缸下降一个0.01mm;
(5)按照系统切片软件的设定,重复步骤(3)~(4),直到带凹槽和内部导电线路板的双面电路板加工完毕;
(6)待温度降低80℃,取出成形的双面电路板,进行表面处理;将相应电子元件固定在上下表面的凹槽中,并分别用外层绝缘板封闭,即可获得埋入式电路板,其中外层绝缘板是采用同设备SLS成形得到的。
实施例3
(1)利用三维建模软件设计如图2所示的埋入式四面电路板结构模型,其中1为导电线路,2为绝缘基板,3为外层绝缘板,4为电子元件,将模型文件导入SLS/SLM成形装置中,利用系统切片软件对该模型进行分层切片,每层厚度0.03mm,并获取各分层切片中有关绝缘基板区域、导电线路区域和凹槽区域的数据信息;
(2)尼龙12粉末放置在送粉缸中,铜锡合金粉放置在双喷头同轴吸送粉机构的送粉喷头中,其中尼龙12粉末由溶剂沉淀法制得,粒径范围为15~35μm,铜粉末为气雾化制造,粒径范围为20~40μm,两种粉末均保持良好的球形度。送粉喷头抽真空并通入氮气作为保护气体;
(3)控制送粉缸和铺粉辊,在成形台面上铺一层尼龙12粉末;控制双喷头同轴吸/送粉机构,通过吸粉喷头将模型中该打印层导电线路区域的尼龙12粉末吸走,用送粉喷头随即送上铜锡合金粉末进行填充;
(4)SLS成形前需对尼龙12粉末进行预热,预热温度设定为170℃,采用SLS成形绝缘基板区域,其中激光功率15W、扫描间距0.1mm、扫描速度4000mm/s和铺粉层厚0.03mm,此时SLM不工作;绝缘基板区域成形完毕后,SLS停止工作,SLM开始成形该打印层中导电线路区域的铜锡合金粉末,其中激光功率为330W、扫描间距0.08mm、扫描速度1100mm/s和铺粉层厚0.03mm;完成一层扫描成形后,工作缸下降一个0.03mm;
(5)按照系统切片软件的设定,重复步骤(3)~(4),直到带凹槽和内部导电线路板的四面电路板加工完毕;
(6)待温度降低80℃,取出成形的四面电路板,进行表面处理;将相应电子元件固定在四个表面的凹槽中,并分别用外层绝缘板封闭,即可获得埋入式电路板,其中外层绝缘板是采用同设备SLS成形得到的。
实施例4
(1)利用三维建模软件设计如图2所示的埋入式四面电路板结构模型,其中1为导电线路,2为绝缘基板,3为外层绝缘板,4为电子元件,将模型文件导入SLS/SLM成形装备中,利用系统切片软件对该模型进行分层切片,每层厚度0.06mm,并获取各分层切片中有关绝缘基板区域、导电线路区域和凹槽区域的数据信息;
(2)尼龙6粉末放置在送粉缸中,铜锡合金粉放置在双喷头同轴吸送粉机构的送粉喷头中,其中尼龙6粉末由溶剂沉淀法制得,粒径范围为15~35μm,铜锡合金粉末为气雾化制造,粒径范围为20~40μm,两种粉末均保持良好的球形度。送粉喷头抽真空并通入氮气作为保护气体;
(3)控制送粉缸和铺粉辊,在成形台面上铺一层尼龙6粉末;控制双喷头同轴吸/送粉机构,通过吸粉喷头将模型中该打印层导电线路区域的尼龙6粉末吸走,用送粉喷头随即送上铜锡合金粉末进行填充;
(4)SLS成形前需对尼龙6粉末进行预热,预热温度设定为170℃,采用SLS成形绝缘基板区域,其中激光功率15W、扫描间距0.1mm、扫描速度4000mm/s和铺粉层厚0.06mm,此时SLM不工作;绝缘基板区域成形完毕后,SLS停止工作,SLM开始成形该打印层中导电线路区域的铜锡合金粉末,其中激光功率为330W、扫描间距0.08mm、扫描速度1100mm/s和铺粉层厚0.06mm;完成一层扫描成形后,工作缸下降一个0.06mm;
(5)按照系统切片软件的设定,重复步骤(3)~(4),直到带凹槽和内部导电线路板的四面电路板加工完毕;
(6)待温度降低80℃,取出成形的四面电路板,进行表面处理;将相应电子元件固定在四个表面的凹槽中,并分别用外层绝缘板封闭,即可获得埋入式电路板,其中外层绝缘板是采用同设备SLS成形得到的。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种埋入式电路板复合3D打印方法,其特征在于,包括如下步骤:
(a)针对作为打印对象的电路板执行三维建模,设计埋入式双面电路板结构模型,然后对该埋入式双面电路板结构模型进行分层切片,并获取各分层切片中有关绝缘基板区域、导电线路区域和凹槽区域的数据信息;
(b)将绝缘基板和导电线路的打印材质分别设置为绝缘非金属粉末材质和导电金属粉末材质,将上述绝缘非金属粉末材质和导电金属粉末材质通过设有吸粉喷头的送粉机构输送,然后分别采用送粉机构中的第一送粉喷头和第二送粉喷头来执行送粉打印;
(c)在整个打印过程中,由所述第一送粉喷头将绝缘非金属粉末铺在成形台面上,由上述吸粉喷头将打印层中导电线路区域的绝缘非金属粉末吸走,所述第二送粉喷头随后在该导电线路区域填充金属粉末,由此完成该打印层的不同区域中不同材料的选择性分布;
(d)在扫描成形过程中,首先采用SLS对该打印层中绝缘基板区域的绝缘非金属粉末进行预热和扫描成形,绝缘基板区域成形完毕后,SLS停止工作;然后SLM开始扫描成形该打印层中导电线路区域的金属粉末;完成该打印层绝缘基板区域和导电线路区域的扫描成形后,所述送粉机构下降一个设定铺粉层厚度;
(e)根据分层切片信息,重复步骤(c)~步骤(d)直至带凹槽和内部导电线路的电路板打印完毕;
(f)取出步骤(e)中制得的电路板,对其进行表面处理,即完成带凹槽和内部导电线路的电路板制造;然后将相应电子元件固定在该电路板上对应的凹槽中,并用外层绝缘板封闭,即制得埋入式电路板。
2.如权利要求1所述的埋入式电路板复合3D打印方法,其特征在于,对于步骤(a),分层切片时设定的铺粉层厚度范围为0.01mm~0.06mm。
3.如权利要求1或2所述的埋入式电路板复合3D打印方法,其特征在于,对于步骤(a),分层切片时设定的铺粉层厚度范围为0.03mm。
4.如权利要求3所述的埋入式电路板复合3D打印方法,其特征在于,对于步骤(b)中所述绝缘非金属粉末为尼龙6、尼龙9、尼龙11、尼龙12、尼龙66或尼龙610,所述金属粉末为铜、金、银或锡中的一种或几种的混合材料。
5.如权利要求4所述的埋入式电路板复合3D打印方法,其特征在于,对于步骤(b)中所述绝缘非金属粉末为尼龙6或尼龙12粉末,所述金属粉末为铜粉或铜锡合金粉末。
6.如权利要求5所述的埋入式电路板复合3D打印方法,其特征在于,对于步骤(c),所述的第二送粉喷头和吸粉喷头采用同轴传送,所述绝缘非金属粉末采用粉床送粉。
7.如权利要求6所述的埋入式电路板复合3D打印方法,其特征在于,对于步骤(d)中的SLS扫描成形之前对绝缘非金属粉末进行预热,尼龙6和尼龙12粉末的预热温度为170℃。
8.如权利要求7所述的埋入式电路板复合3D打印方法,其特征在于,对于步骤(d)中的所述的SLM扫描成形过程中采用保护气体氛围保护,铜粉和铜锡合金粉末的保护气体为氮气。
9.如权利要求8所述的埋入式电路板复合3D打印方法,其特征在于,对于步骤(e)中制得的电路板成形结束后先冷却降温,再取出进行表面处理,其冷却温度为80℃。
10.如权利要求9所述的埋入式电路板复合3D打印方法,其特征在于,对于步骤(f)中所述的外层绝缘板为同台设备SLS扫描成形制得,成形期间不需使用高功率激光器及吸送粉装置。
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