目前電路行業存在幾大痛點:
1.制造流程復雜、加工周期長
傳統的電路板印制工藝流程復雜、加工周期長。完整的印制板制造工藝包括壓膜、曝光、顯影、蝕刻、退膜、疊板、壓合、鉆孔、孔化、壓膜、曝光、顯影、鍍銅、退膜、蝕刻、退錫、絲印、表面處理等。
目前行業普遍加工周期為:單/雙層面板需要48——72h,當面板層數大于10時,耗時至少一周。在整個生產過程中,由于會經過太多不同的步驟,每一步都有出錯的風險,每一步都需要熟練的技藝來完成,這就使印制板的制造要花費更多的時間成本、人力成本。
由于傳統印制板制造時壓層板質量對于整個產品的質量至關重要,但是壓層板從種類到各個批次的質量都層出不窮,很難立刻作出判別,在制造過程中會造成不斷地產生質量變化,最終導致產品報廢,從而浪費了大量勞動和昂貴的材料。
2.無法滿足曲面印制板需求
目前我國正處于從中國制造,向中國智造的關鍵轉型期,從制造到智造的轉變過程中,對于印制板的特殊需求也越來越多,對于曲面/柔性結構的應用需求,如柔性電子顯示器、薄膜太陽能電池板、智能蒙皮等具有復雜曲面或柔性結構的特種印制板,例如在建筑設計或航空航天零件生產過程中,涉及大量曲面構造。傳統印制板制造技術,無法生產出這些曲面構造,但3D 打印技術的應用卻可以通過對成品內部結構設計的了解,在保證成品各項性能不降低的情況下,大幅減低成品重量。對模型不斷修改后再輔助施工,提升設計的精度和可靠性,實現精準設計。
基于以上行業痛點,團隊展開非展開曲面電子功能器件快速成型設備的研發。解決了傳統印制板制造時生產效率低、成本高、環境污染的問題;突破了多層印制板一體化3D打印成形機理和工藝參數協同調控等關鍵技術。
研制共形電子一體化噴射成形驗證系統,實現了非展開曲面共形承載相控陣天線介電基板、導電圖形、散熱通道的一體化噴射成形和燒結固化。支撐材料、介電材料、導電材料均采用壓電式微滴噴射方式由不同的噴頭按需噴射;三類材料經噴射后均采用光固化方式,其中支撐材料和介電材料采用紫外光固化方式,導電材料采用閃光/激光固化方式。驗證系統主要包括:精密五軸聯動數控平臺、多噴頭自適應噴射控制系統、供液負壓自動控制系統、閃光/激光/紫外復合固化及其自適應控制系統、基板恒溫控制系統、固化區域紅外測溫、激光測距和圖像采集和成形環控系統,其外部和內部結構如圖所示。
團隊突破了多層印制板一體化3D打印成形機理和工藝參數協同調控等關鍵技術,建立了微滴噴射與燒結固化分析模型,揭示了異質材料的界面匹配與混合噴射機理,解決了異質材料的混合噴射與保形控性難題,完善了異質材料混合打印與復合固化工藝,提出了面向性能的工藝參數優化方法,實現了導電、介電和支撐等多種材料的混合打印。性能指標如表所示。
建立了微滴噴射與燒結固化分析模型。
揭示了異質材料的界面匹配與混合噴射機理。
解決了異質材料的混合噴射與保形控性難題。
完善了異質材料混合打印與復合固化工藝。
提出了面向性能的工藝參數優化方法。
實現了導電、介電和支撐等多種材料的混合打印。
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