CN106507579A - 基于3d打印技术的集成电路板制作方法及装置 - Google Patents

基于3d打印技术的集成电路板制作方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于3D打印技术的集成电路板制作方法及装置，首先，打印并固化一基层；其次，在基层上打印并烧结成型相应的电路；再次，在电路上放置并固定至少一个元器件；最后，在基层上打印并固化另一基层，在另一基层上打印并烧结成型相应的电路，烧结连通两层基层上的电路，使得两个电路形成电连接。本发明通过3D打印技术，将元器件与电路一起打印在电路板中，使元器件扁平化，减少了元器件所占用电路板的空间，进而相比于现有技术使得同样功能的集成电路板更加小型化；有利于将采用该种集成电路板的设备更加纤薄化。

Description

基于3D打印技术的集成电路板制作方法及装置
技术领域
本发明涉及集成电路工艺领域，具体涉及一种基于3D打印技术的集成电路板制作方法及装置。
背景技术
目前集成电路板的制作分为两个步骤；第一步制作印刷电路板，俗称光板，上面没有电子元器件；印刷电路板是以绝缘板为基材，切成一定的尺寸，其上至少有一个导电图形，并布有孔(如元件孔、紧固孔、金属孔)，用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接，是电子元器件的支撑体；第二步，印刷电路板经过表面贴装技术将需要的电子元件贴装在电路板表面，从而实现各元器件的相互连接并实现特定的功能。
发明内容
本发明的目的在于为了解决利用现有集成电路板制作工艺制成的电路板上元器件的装贴浪费电路板上的空间等问题的出现；提供一种基于3D打印技术的集成电路板制作方法及装置。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于3D打印技术的集成电路板制作方法，所述集成电路板制作方法包含：
S1，打印并固化一基层；
S2，在所述基层上打印并烧结成型相应的电路；
S3，在所述电路上放置并固定至少一个元器件；
S4，在所述基层上打印并固化另一基层；在所述另一基层上打印并烧结成型相应的电路；烧结连通两层所述基层上的所述电路，使得两个所述电路形成电连接。
较佳地，所述集成电路板制作方法还包含：
在所述步骤S4执行完成之后，重复执行所述步骤S3-S4，直至整个集成电路板打印完成。
较佳地，所述步骤S1，具体包含：
采用绝缘材料打印所述基层；
利用紫外线光照射并固化所述基层。
较佳地，所述步骤S2，具体包含：
采用导电材料在所述基层上打印所述电路；
利用激光将所述电路在所述基层上烧结成型。
较佳地，所述步骤S4，具体包含：
采用绝缘材料在所述基层上打印所述另一基层，利用紫外线光照射并固化所述另一基层；
采用导电材料在所述另一基层上打印相应的所述电路，利用激光将所述电路在所述另一基层上烧结成型；
采用导电材料烧结连通两层所述基层上的所述电路，使得两个所述电路形成电连接。
一种制作集成电路板的3D打印装置，所述3D打印装置包含：基层打印单元、电路制作单元以及元器件设置单元；其中：
基层打印单元，打印并固化一基层；
电路制作单元，在所述基层上打印并烧结成型相应的电路；
元器件设置单元，在所述电路上放置并固定至少一个元器件；
基层打印单元，在所述基层上打印并固化另一基层；
电路制作单元，在所述另一基层上打印并烧结成型相应的电路；并烧结连通两层所述基层上的所述电路，使得两个所述电路形成电连接。
较佳地，所述基层打印单元包含：
第一喷嘴，采用绝缘材料打印所述基层；
光照器，利用紫外线光照射并固化所述基层。
较佳地，所述电路制作单元包含：
第二喷嘴，采用导电材料在所述基层上打印所述电路；
激光发射器，利用激光将所述电路在所述基层上烧结成型。
较佳地，所述元器件设置单元包含：
第一吸嘴，将所述至少一个元器件放置并固定在所述电路上。
较佳地，所述第二喷嘴采用导电材料烧结连通两层所述基层上的所述电路，使得两个所述电路形成电连接。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明公开的一种基于3D打印技术的集成电路板制作方法及装置，首先，打印并固化一基层；其次，在基层上打印并烧结成型相应的电路；再次，在电路上放置并固定至少一个元器件；最后，在基层上打印并固化另一基层，在另一基层上打印并烧结成型相应的电路，烧结连通两层基层上的电路，使得两个电路形成电连接。本发明通过3D打印技术，将元器件与电路一起打印在电路板中，使元器件扁平化，减少了元器件所占用电路板的空间，进而相比于现有技术使得同样功能的集成电路板更加小型化；有利于将采用该种集成电路板的设备更加纤薄化。
附图说明
图1为本发明基于3D打印技术的集成电路板制作方法的整体流程示意图。
图2为本发明基于3D打印技术的集成电路板制作方法的实施示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种基于3D打印技术的集成电路板制作方法，包含：
S1，打印并固化一基层。
其中，形成的基层为绝缘材料制成；例如，光固化树脂材料。
S2，在基层上打印并烧结成型相应的电路。
根据集成电路板的实际设计要求，在基层上利用金属粉末打印相应的有效电路。
S3，在电路上放置并固定至少一个元器件。
根据集成电路板的实际设计，在电路上对应的位置设置一个或多个相同或不同的元器件，使得该基层上的电路能够正常工作。
S4，在基层上打印并固化另一基层；在另一基层上打印并烧结成型相应的电路；烧结连通两层基层上的电路，使得两个电路形成电连接。
在基层上打印并固化另一基层，填满步骤S2形成的电路中没有步骤S3形成的一个或多个元器件其余区域。并在另一基层上利用金属粉末打印对应的有效电路。最后两个电路利用金属粉末烧结连通，将两个电路形成电连接。
以上为本发明实施例1提供的基于3D打印技术的集成电路板制作方法，通过该实施方式，实现了利用3D打印技术以数字模型文件为基础，运用金属、绝缘材料等可粘合材料，通过逐层打印的方式实现了集成电路板的制作；因而大大提高了集成电路板的空间利用率，为电子设备今后的小型化、微型化设计提供了有力的技术支持。
实施例2
基于上述本发明实施例1公开的一种基于3D打印技术的集成电路板制作方法，还包含：
在步骤S4执行完成之后，重复执行步骤S3-S4，直至整个集成电路板打印完成。
如图2所示，在本实施例中，包含多层基层，在每个基层上设计对应的电路，则需要在电路上设置对应的一个或多个相同或不同的元器件，使得电路正常工作；同时，需要将相邻两个基层上的电路利用烧结连通进行电连接，最终确保集成电路板中每个基层上的电路实现正常工作。
本发明实施例公开的一种基于3D打印技术的集成电路板制作方法，第一，打印并固化一基层；第二，在基层上打印并烧结成型相应的电路；第三，在电路上放置并固定至少一个元器件；第四，在基层上打印并固化另一基层，在另一基层上打印并烧结成型相应的电路，烧结连通两层基层上的电路，使得两个电路形成电连接；最后，重复执行第三、第四步骤，直至整个集成电路板打印完成。本发明通过3D打印技术，将元器件与电路一起打印在电路板中，使元器件扁平化，减少了元器件所占用电路板的空间，进而相比于现有技术使得同样功能的集成电路板更加小型化；有利于将采用该种集成电路板的设备更加纤薄化。
实施例3
基于上述本发明实施例1公开的一种基于3D打印技术的集成电路板制作方法，具体如下：
在步骤S1打印并固化一基层中，具体包含：
S1.1，采用绝缘材料打印基层。本实施例采用光固化材料打印基层。
S1.2，利用紫外线光照射并固化基层。
在步骤S2在基层上打印并烧结成型相应的电路中，具体包含：
S2.1，采用导电金属材料在基层上打印电路。
S2.2，利用激光将电路在基层上烧结成型。
本实施例中，在基层上利用金属粉末打印相应电路，再利用激光将金属粉末烧结形成固定的电路。
S3，在电路上放置并固定至少一个元器件。
根据集成电路板的实际设计，在电路上对应的位置设置一个或多个相同或不同的元器件，使得该基层上的电路能够正常工作。例如，电阻、电容、电感等元器件。
S4，在基层上打印并固化另一基层；在另一基层上打印并烧结成型相应的电路；烧结连通两层基层上的电路，使得两个电路形成电连接。该步骤具体包含：
采用绝缘材料在基层上打印另一基层，利用紫外线光照射并固化另一基层。
采用导电材料在另一基层上打印相应的电路，利用激光将电路在另一基层上烧结成型。
采用导电材料烧结连通两层基层上的电路，使得两个电路形成电连接。
在步骤S4执行完成之后，重复执行步骤S3-S4，直至整个集成电路板打印完成。
以上为本发明实施例3提供的一种基于3D打印技术的集成电路板制作方法，通过该实施方式，实现了利用3D打印技术以数字模型文件为基础，运用金属、绝缘材料等可粘合材料，通过逐层打印的方式，进行集成电路板的基层及其电路、元器件的打印，并实现了集成电路板的制作；减少了集成电路板及其元器件所占用的空间，因而大大提高了集成电路板的空间利用率，为电子设备今后的小型化、微型化设计提供了有力的技术支持。
实施例4
一种制作集成电路板的3D打印装置，包含：基层打印单元、电路制作单元以及元器件设置单元。具体工作原理如下：
首先，基层打印单元打印并固化一基层。其次，电路制作单元在基层上打印并烧结成型相应的电路。再次，元器件设置单元在电路上放置并固定至少一个元器件。第四，基层打印单元在基层上打印并固化另一基层。第五，电路制作单元在另一基层上打印并烧结成型相应的电路；并烧结连通两层基层上的电路，使得两个电路形成电连接。
本实施例公开的一种制作集成电路板的3D打印装置，利用3D打印技术，实现元器件扁平化，并与电路一起打印在相应的基层上，将多个基层进行叠加打印，最终实现集成电路板的制作。本发明相比于现有技术减少了集成电路板及其元器件占用的空间，有利于电子设备更加小型化、纤薄化设计。
实施例5
基于上述本发明实施例4公开的一种制作集成电路板的3D打印装置，包含：基层打印单元、电路制作单元以及元器件设置单元。
如图2所示，基层打印单元包含：第一喷嘴11、光照器12。电路制作单元包含：第二喷嘴21、激光发射器22。元器件设置单元包含：第一吸嘴3。
如图2所示，该实施例中的集成电路板包含n层基层。首先，第一喷嘴11采用绝缘材料打印基层B1，光照器12利用紫外线光照射并固化基层B1。其次，第二喷嘴21采用导电材料在基层B1上打印电路C1，激光发射器22利用激光将电路C1在基层B1上烧结成型。第三，第一吸嘴3将元器件A1放置并固定在电路C1上。第四，第一喷嘴11采用绝缘材料在基层B1上打印并固化基层B2，填满电路C1中除元器件A1以外的其他区域；光照器12利用紫外线光照射并固化基层B2；第五，第二喷嘴21采用导电材料在基层B2上打印电路C2，激光发射器22利用激光将电路C2在基层B2上烧结成型，并利用第二喷嘴21采用导电材料烧结连通两层基层上的电路C1、C2，使得两个电路C1、C2通过导电连通材料C12形成电连接。第六，第一吸嘴3将元器件A2放置并固定在电路C2上。利用第一喷嘴11采用绝缘材料在基层B2上打印并固化基层B3，并在基层B3上利用第二喷嘴21采用导电材料在基层B3上打印相应的电路，利用激光发射器22将电路在基层B3上烧结成型。重复利用本发明公开的3D打印装置进行相应基层的电路打印、元器件固定、形成新的基层等步骤最终实现本实施例中第Bn个基层的打印固化，完成集成电路板的制作。
本实施例公开的一种制作集成电路板的3D打印装置，利用3D打印技术在集成电路板的基层、电路制作的同时，同时利用3D打印装置将元器件打印固化在电路板的内部，则集成电路板内部的电路走线已经集成了所需的元器件。利用本实施例公开的3D打印装置在完成上述制作步骤后，无需再经过现有的表面装贴技术在电路板的表面进行贴装元器件，即可大大节省了集成电路板上的空间，最终有利于电子设备更加小型化、纤薄化设计。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于3D打印技术的集成电路板制作方法，其特征在于，所述集成电路板制作方法包含：
S1，打印并固化一基层；
S2，在所述基层上打印并烧结成型相应的电路；
S3，在所述电路上放置并固定至少一个元器件；
S4，在所述基层上打印并固化另一基层；在所述另一基层上打印并烧结成型相应的电路；烧结连通两层所述基层上的所述电路，使得两个所述电路形成电连接。
2.如权利要求1所述的基于3D打印技术的集成电路板制作方法，其特征在于，所述集成电路板制作方法还包含：
在所述步骤S4执行完成之后，重复执行所述步骤S3-S4，直至整个集成电路板打印完成。
3.如权利要求1所述的基于3D打印技术的集成电路板制作方法，其特征在于，所述步骤S1，具体包含：
采用绝缘材料打印所述基层；
利用紫外线光照射并固化所述基层。
4.如权利要求1所述的基于3D打印技术的集成电路板制作方法，其特征在于，所述步骤S2，具体包含：
采用导电材料在所述基层上打印所述电路；
利用激光将所述电路在所述基层上烧结成型。
5.如权利要求1所述的基于3D打印技术的集成电路板制作方法，其特征在于，所述步骤S4，具体包含：
采用绝缘材料在所述基层上打印所述另一基层，利用紫外线光照射并固化所述另一基层；
采用导电材料在所述另一基层上打印相应的所述电路，利用激光将所述电路在所述另一基层上烧结成型；
采用导电材料烧结连通两层所述基层上的所述电路，使得两个所述电路形成电连接。
6.一种制作集成电路板的3D打印装置，其特征在于，所述3D打印装置包含：基层打印单元、电路制作单元以及元器件设置单元；其中：
基层打印单元，打印并固化一基层；
电路制作单元，在所述基层上打印并烧结成型相应的电路；
元器件设置单元，在所述电路上放置并固定至少一个元器件；
基层打印单元，在所述基层上打印并固化另一基层；
电路制作单元，在所述另一基层上打印并烧结成型相应的电路；并烧结连通两层所述基层上的所述电路，使得两个所述电路形成电连接。
7.如权利要求6所述的制作集成电路板的3D打印装置，其特征在于，所述基层打印单元包含：
第一喷嘴，采用绝缘材料打印所述基层；
光照器，利用紫外线光照射并固化所述基层。
8.如权利要求6所述的制作集成电路板的3D打印装置，其特征在于，所述电路制作单元包含：
第二喷嘴，采用导电材料在所述基层上打印所述电路；
激光发射器，利用激光将所述电路在所述基层上烧结成型。
9.如权利要求6所述的制作集成电路板的3D打印装置，其特征在于，所述元器件设置单元包含：
第一吸嘴，将所述至少一个元器件放置并固定在所述电路上。
10.如权利要求8所述的制作集成电路板的3D打印装置，其特征在于，所述第二喷嘴采用导电材料烧结连通两层所述基层上的所述电路，使得两个所述电路形成电连接。
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