CN110708871A - 一种微增材三维立体电路图形精度控制方法 - Google Patents

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蒋瑶珮
易明生
王春晖
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Abstract

本发明涉及电路图形精度控制领域，公开了一种微增材三维立体电路图形精度控制方法，包括以下步骤：首先，利用三维软件设计工具在在微增材三维立体电路结构件上增加工艺槽，槽的形状与电路图形一致；其次，根据三维立体结构件材料选用机加工、注塑成型或激光雕刻等方式加工工艺槽，保证加工精度；最后，在工艺槽内利用激光选择性的固化金属材料制备立体电路图形，再进行化学镀得到高精度的电路图形。本发明专利通过在微增材三维立体电路结构件上增开工艺槽，然后在工艺槽内利用激光选择性的固化材料以制备立体电路图形。工艺槽可以有效的限制金属材料的延展流动，使图形边缘平直、厚度均匀，可有效改善三维立体电路图形精度，精度可达±10μm。

Description

一种微增材三维立体电路图形精度控制方法
技术领域
本发明涉及电路图形精度控制领域，尤其涉及一种微增材三维立体电路图形精度控制方法。
背景技术
大规模集成电路的产生发展,使得电子制造技术不断向集成化、小型化、短时效、小批量、多品种以及三维制造的方向发展,要求导线宽度和线间距越来越小。近年来，在三维立体表面利用激光选择性的固化金属浆料、金属粉末或金属墨水制备立体电路图形技术日趋成熟，实现了电路的柔性化制造，该技术在通讯、消防电子、航空航天、军工领域应用越来越广泛。
中国专利200810197225.5《一种三维模塑互连器件导电线路的制作和修复方法》公布了一种利用激光直写和微熔覆技术制作和修复三维模塑互连器件导电线路的方法。其基本原理为利用微细笔或微喷直写工艺,或喷涂、掩膜板丝网印刷等方式,依据所设计的线路图形,在模塑结构件表面预置一层0.5-50μm厚的电子浆料,低温烘干浆料有机溶剂后,再采用红外激光沿电子浆料的轨迹辐照浆料层,形成导电线路图形的初步轮廓,接着依靠化学镀工艺形成具有高结合力和优异导电性、耐磨性、耐氧化性和耐腐蚀性的导电线路。中国专利201510418346.8《一种在三维高分子材料表面制作或修复立体电路的方法》提出了一种在三维高分子材料表面制作立体电路的方法,利用同步送粉技术在高分子材料表面预先设计的线路图形位置覆盖上一层固体粉末；与此同时,利用激光对覆盖有金属或金属化合物的区域进行加工处理,并同时将金属或金属化合物引入或嵌入到被激光加工的区域中，最后将上述高分子材料放入到化学镀液中进行化学镀得到立体电路板。受电子浆料流动性、粉末溶化后流动性和激光光斑的影响，以上两种三维立体电路微增材制备方法所制备的电路预置层轮廓图形边缘呈锯齿状，导致最终化学镀后的电路图形精度在±30μm以上，难以满足高性能产品的使用需求。
现有的用导电油墨制作线路的喷涂工艺需要制作复杂的遮喷制具,且分辨率很低移印工艺有机会实现部分三维线路,该工艺是使用硅胶头吸取凹板凹槽中的导电油墨再将硅胶头压到结构件表面,从而将导电油墨转移到工件表面的预选区,但由于胶头是弹性体,压到工件表面特别是立体面时容易发生不可控的变形,从而导致移取的图形发生变化,获得的图形的尺寸精度和重复精度很难保证,造成产品的良品率低。
中国专利201210101758.5《结构件上的立体电路及其制作方法》提出在立体电路图案中有电路部分和无电路部分的边界上,使用电磁辐射进行照射以剥离除去被照射区域的导电油墨层或导电涂料层,从而将初步的立体电路修正为精确的立体电路。该微减材方法可以提升立体电路精度，但电磁辐射设备昂贵，运行成本高，加工费用昂贵，且对于复杂曲面上微小线宽线距的电路，剥离时会影响电路图形附着力，另外去除的导电油墨层或导电涂料层也造成材料的浪费。
已有专利多关于立体电路制造方法和附着强度提升研究，对电路精度的提升方法只见上述专利的微减材方法，未见其它方法用于立体电路的精度提升，尤其未见其它有关于微增材三维立体电路图形精度控制方法研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种微增材三维立体电路图形精度控制方法。通过在三维立体电路基材电路图形区域进行表面处理，限制电子浆料或融化金属粉末的流动和延展，以提升电路图形精度，满足高性能电子产品的使用需求。
本发明采用的技术方案如下：一种微增材三维立体电路图形精度控制方法，包括：
步骤1：利用三维设计软件，在三维立体电路结构件上设计增加工艺槽，设计的工艺槽的形状与电路图形一致，得出具有工艺槽模型的三维立体电路结构件模型；
步骤2：根据设计得出的工艺槽模型，加工工艺槽；
步骤3：在三维立体结构件的工艺槽内增材制备得出电路图形。
进一步的，所述步骤1中，三维设计软件采用CATIA、PRO/E或SOLIDWORKS中的任意一种。
进一步的，所述工艺槽的槽深度范围为10-500μm。
进一步的，所述步骤2中，加工三维立体电路图结构件的加工方法为机加工、注塑成型或激光雕刻中的任意一种。
进一步的，所述步骤3中具体包括：
步骤31：在三维立体结构的工艺槽内利用激光固化金属材料制备立体电路图形；
步骤32：对制备好的立体电路图形进行化学镀，得出高精度电路图形。
进一步的，所述步骤31中，金属材料为金属浆料、金属粉末或金属墨水中的任意一种。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
本发明专利通过在微增材三维立体电路结构件上增开工艺槽，然后在工艺槽内利用激光选择性的固化材料以制备立体电路图形。工艺槽可以有效的限制金属材料的延展流动，使图形边缘平直、厚度均匀，可有效改善三维立体电路图形精度，精度可达±10μm。
附图说明
图1所示为本发明的微增材三维立体电路图形精度控制方法的流程图。
图2所示为本发明的微增材三维立体电路图形精度控制方法的示例图。
附图标记：1-原三维立体电路结构件、2-具有工艺槽的三维立体电路结构件、3-微增材的三维立体电路结构件、301-电路图形，302-三维立体电路结构件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
实施例1
如图1所示，一种微增材三维立体电路图形精度控制方法，包括：
步骤1：利用三维设计软件在微增材三维立体电路结构件上增加工艺槽，槽的形状与电路图形一致，槽深度范围为10-500μm，推荐使用100μm。
步骤2：根据三维设计软件设计得出的工艺槽模型加工工艺槽，加工方式选用铣削方式，保证加工精度。
步骤3：在加工好的工艺槽内利用激光选择性的固化金属材料制备立体电路图形，再进行化学镀得到高精度的电路图形。
优选地，所述三维设计软件可以是CATIA、PRO/E或SOLIDWORKS等三维设计软件。
优选地，所述金属材料可以是金属浆料、金属粉末或金属墨水等材料。
优选地，所述加工方式可以根据三维立体结构件的材料选择注塑成型、机加工或激光雕刻等方式。
实施例2
图2所示为本发明的微增材三维立体电路图形精度控制方法的示例图。结构件1为原三维立体电路结构件，材料为聚酰亚胺(PI)，在结构件1上采用铣削的方式加工宽度为1.5mm，深度为100μm的螺旋工艺槽，得到具备工艺槽的结构件2，再在结构件2上利用激光选择性的固化铜浆料制备立体电路图形，最后化学镀镍和金得到图形边缘平直、厚度均匀的三维立体电路(结构件3)，精度可达±10μm。301为电路图形，302为三维立体电路结构件。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种微增材三维立体电路图形精度控制方法，其特征在于，包括：
步骤1：利用三维设计软件，在三维立体电路结构件上设计增加工艺槽，设计的工艺槽的形状与电路图形一致，得出具有工艺槽模型的三维立体电路结构件模型；
步骤2：根据设计得出的工艺槽模型，加工工艺槽；
步骤3：在三维立体结构件的工艺槽内增材制备得出电路图形。
2.根据权利要求1所述的一种微增材三维立体电路图形精度控制方法，其特征在于，所述步骤1中，三维设计软件采用CATIA、PRO/E或SOLIDWORDS中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种微增材三维立体电路图形精度控制方法，其特征在于，所述工艺槽的槽深度范围为10-500μm。
4.根据权利要求1所述的一种微增材三维立体电路图形精度控制方法，其特征在于，所述步骤2中，加工工艺槽的方法为机加工、注塑成型或激光雕刻中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种微增材三维立体电路图形精度控制方法，其特征在于，所述步骤3中具体包括：
步骤31：在三维立体结构的工艺槽内利用激光固化金属材料制备立体电路图形；
步骤32：对制备好的立体电路图形进行化学镀，得出高精度电路图形。
6.根据权利要求5所述的一种微增材三维立体电路图形精度控制方法，其特征在于，所述步骤31中，金属材料为金属浆料、金属粉末或金属墨水中的任意一种。
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