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陶瓷pcb厂家讲述陶瓷电路板制作的3D技术

厚铜电路板

3D打印技术已不再仅仅是一种快速样品制作工具和打印小型塑料玩具的技术。各大公司正在将3D打印作为制造方法来生产由传统制造技术无法完成的复杂部件。3D打印和印制电子技术的结合具有制造新产品的潜能,更具体地说,是让对象实现了电气实用化。电气实用化对象具有与印刷电路板竞争的优势。金瑞欣特种电路加工3D制作工艺陶瓷电路板,今天具体讲一下这项技术。

什么是陶瓷电路板3D打印技术

3D打印技术(即立体光刻成型)自20世纪80年代初问世以来已发展出多种形式。就本文而言,我们将考虑熔丝沉积(FFD)技术(也被称为熔融沉积成型(FDM)技术)。直到最近FDM打印技术才与印制电子技术结合起来,并用于制造3D打印电子产品。随着3D打印技术中这项进步的出现,打印电路结构(PCS)技术具备了比传统印制电路板(PCB)技术更为显著的优势。PCB板上的许多元器件可被集成到PCS中。我们已知PCS可以是完整的嵌入式电路(如天线)、集总元件、甚至是连接器。与其制造一块PCB并将元件贴装上去,不如将元件直接打印在电路上并作为电路所集成的一个部分

3D技术的机遇和难度

这种打印技术使“直接数字化制造(DDM)机床”的应用成为了可能,该机床用到了多个工具头,包括一个微型分配泵,一个热挤压头,一个拾取和放置头以及一个微铣削-钻孔-抛光头。PCB加工需要用到许多机器,并且需要遮盖,而PCS加工可以实现完全自动化,整个加工过程可以在原位完成。虽然PCS技术具备一系列优势,但仍存在一些需要克服的障碍——即最终零件的加工速度和强度 。

加工速度

熔融沉积成型(FDM)式3D打印技术以速度慢著称。这主要是由于传统的台式3D打印机挤出速率较低。影响挤出速率的因素很多,其中包括喷嘴直径、喷嘴温度、床温、X-Y轴运动速度、材料,甚至挤压电机。而这些因素会对熔丝的挤出量造成影响,喷嘴直径是挤出速率的主要决定因素。层高、挤出宽度和打印速度都取决于喷嘴直径,因此对其进行改进可以带来最大的好处。

标准打印喷嘴的内径为0.4mm,可以达到80~100mm/s的打印速度,但这同时取决于设备和所期望的打印质量。喷嘴尺寸可以增加——尽管这可以缩短打印时间,但会降低加工质量。质量上的下降可以体现为粗糙的表面光洁度、圆角和不正确的尺寸等。当打印较小的物体时,大直径的喷嘴对细小特征就束手无策。然而,由大直径喷嘴所带来的、与质量相关的缺点并不会始终困扰我们,现已找到相关的解决方案。

研究人员开发出一种被称为“意大利面条式”的打印技术,该技术能大大提高挤出速率并减少打印次数。这一过程包括从特制的1.75mm喷嘴中挤出打印熔丝,然后在需要加工的部位利用铣头来实现高质量的表面光洁度,并使打印满足尺寸。我们分别采用0.4mm喷嘴和“意大利面条式”打印方法,对ASTM D638-5型拉伸试样的打印速度进行一个对比实验。实验打印出两种拉伸试样,一种含与水平方向呈0°的填充物,而另一种含与水平方向呈90°的填充物。 对于加工不到位的样品,应当从强度试验中舍弃。

3D打印件的强度

用于打印的熔丝是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、柔性热塑性弹性体(TPE),甚至是热塑性树脂聚醚酰亚胺(PEI)等这样的耐用材料。这些材料各有优缺点。不论是具备高冲击强度的ABS还是具备化学及温度稳定性的热塑性树脂聚醚酰亚胺(PEI),为特定的应用选择合适的材料将决定加工的成败。然而,采用FDM技术打印元件无法达到其他制造方法(如注塑成型)的优点。这是由于3D打印元件的强度依赖于层间表面粘结力、并排打印线的粘结力、打印方向和材料本身的机械性能;另一方面,相较于块体材料,3D打印会降低所打印元件的整体强度,这是由于在打印过程中有空隙被引入到元件内



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