一种采用3D打印技术制作多层电路板的方法技术

本发明专利技术提供了一种采用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。所用电路原料粉末为铜合金粉末配比一定数量的锡粉末，所用耐热绝缘层为陶瓷粉末，所用3D成型方法为激光照射成型。加工时首先利用计算机辅助制造（CAM）技术，在计算机软件上完成电路板设计，并传送至3D打印机。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。本发明专利技术方法相比传统的印刷电路板，能够在实验室或小批量生产的条件下快速生成多层电路板，同时电路不易产生缺陷，成本低、反应快、设备投入小，为3D打印技术制备印刷电路板提供了一种可行的小批量定制化生产方法。

【技术实现步骤摘要】

： 本专利技术涉及一种采用3D打印技术制作多层电路板的方法，属电子电路加工

技术介绍
： 3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。电路板可称为印刷线路板或印刷电路板，英文名称为（Printed Circuit Board）PCB。电路板系统分类为以下三种：单面板Single-Sided Boards单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。双面板Double-Sided Boards这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的「桥梁」叫做导孔（via）。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。在较复杂的应用需求时，电路可以被布置成多层的结构并压合在一起，并在层间布建通孔电路连通各层电路。铜箔基板先裁切成适合加工生产的尺寸大小。基板压膜前通常需先用刷磨、微蚀等方法将板面铜箔做适当的粗化处理，再以适当的温度及压力将干膜光阻密合贴附其上。将贴好干膜光阻的基板送入紫外线曝光机中曝光，光阻在底片透光区域受紫外线照射后会产生聚合反应（该区域的干膜在稍后的显影、蚀铜步骤中将被保留下来当作蚀刻阻剂），而将底片上的线路影像移转到板面干膜光阻上。撕去膜面上的保护胶膜后，先以碳酸钠水溶液将膜面上未受光照的区域显影去除，再用盐酸及双氧水混合溶液将裸露出来的铜箔腐蚀去除，形成线路。最后再以氢氧化钠水溶液将功成身退的干膜光阻洗除。对于六层（含）以上的内层线路板以自动定位冲孔机冲出层间线路对位的铆合基准孔。为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出来。电路板的自动检测技术随着表面贴装技术的引入而得到应用，并使得电路板的封装密度飞速增加。因此，即使对于密度不高、一般数量的电路板，电路板的自动检测不但是基本的，而且也是经济的。在复杂的电路板检测中，两种常见的方法是针床测试法和双探针或飞针测试法。国内对印刷电路板的自动检测系统的研究大约始于90年代初中期，还刚刚起步。从事这方面研究的科研院所也比较的少，而且也因为受各种因素的影响，对于印刷电路板缺陷的自动光学检测系统的研究也停留在一个相对初期的水平。正因为国外的印刷电路板的自动检测系统价格太贵，而国内也没有研制出真正意义上印刷电路板的自动检测设备，所以国内绝大部分电路板生产厂家还是采用人工用放大镜或投影仪查看的办法进行检侧。由于人工检查劳动强度大，眼睛容易产生疲劳，漏验率很高。而且随着电子产品朝着小型化、数字化发展，印制电路板也朝着高密度、高精度发展，采用人工检验的方法，基本无法实现。对更高密度和精度电路板(0.12~0.10mm),己完全无法检验。检测手段的落后，导致目前国内多层板(8-12层)的产品合格率仅为50~60%。
技术实现思路
：鉴于以上技术的不足，本专利技术提供了一种采用3D打印技术制作多层电路板的方法，其技术方案为首先利用计算机辅助制造（CAM）技术，在计算机软件上完成电路板设计，并传送至3D打印机。在原有印刷电路板的基础上，在原有印刷电路板的基础上，采用3D打印技术打印耐热绝缘层，然后在绝缘层上通过3D打印技术打印电路，如此往复，形成多层印刷电路板。方法所用耐热绝缘层原料为陶瓷粉末，可选氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等。所用电路原料粉末为铜合金粉末配比一定数量的锡粉末，以改善合金成分的成形性，同时不影响其导电性能。铜合金与锡的配比在99:1~9:1之间。  耐热绝缘层所用3D打印成型方法为选择性激光烧结（SLS）。电路板合金粉末所用3D打印成型方法为直接金属激光烧结（DMLS）。对于多层电路，方法可以直接在电路板基础上打印第二层耐热绝缘层，然后打印第二层电路板，如此往复，所用加工原料、工艺与第一层相同。最终，形成多层电路板。  所有电路打印完毕之后，在最外层继续打印一层陶瓷粉末，做耐磨处理。 有益效果： 本专利技术方法相比传统的印刷电路板，能够在实验室或小批量生产的条件下快速生成多层电路板，同时电路不易产生缺陷，成本低、反应快、设备投入小，为3D打印技术制备印刷电路板提供了一种可行的小批量定制化生产方法。附图说明：图1为3D打印所制成的3层印刷电路版示意图。附图标记： 1 基板； 2 耐热绝缘层； 3 打印电路； 4 防护耐磨层。  具体实施方式：为更好地说明本专利技术，便于理解本专利技术的技术方案，本专利技术的典型但非限制性的实施例如下。使用protel DXP软件，设计3层电路板，并将电路板设计转换成Gerber数据格式，然后传送至激光3D打印机。耐热绝缘层原料为氧化铝陶瓷粉末；电路原料粉末配比为95%Cu合金，5%锡铅合金。采用激光3D打印机，使用选择性激光烧结（SLS）方法将陶瓷粉末成型，形成耐热绝缘层和保护层，使用直接金属激光烧结（DMLS）方法成型电路。如此往复，最终完成打印。  申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用3D打印技术制作多层电路板的方法，其特征在于：加工时首先利用计算机辅助制造（CAM）技术，在计算机软件上完成电路板设计，并传送至3D打印机，在原有印刷电路板的基础上，采用3D打印技术打印耐热绝缘层，然后在绝缘层上通过3D打印技术打印电路，如此往复，形成多层印刷电路板。

【技术特征摘要】
1.一种采用3D打印技术制作多层电路板的方法，其特征在于：加工时首先利用计算机辅助制造（CAM）技术，在计算机软件上完成电路板设计，并传送至3D打印机，在原有印刷电路板的基础上，采用3D打印技术打印耐热绝缘层，然后在绝缘层上通过3D打印技术打印电路，如此往复，形成多层印刷电路板。
2.根据权利1所述的零件制备方法，其特征在于：方法所用耐热绝缘层原料为陶瓷粉末，可选氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等。
3.根据权利1所述的零件制备方法，其特征在于：所用电路原料粉末为铜合金粉末配比一定数量的锡粉末，以改善合金成分的成形性，同...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂刚，谢峰，龙海敏，
申请(专利权)人：安徽省新方尊铸造科技有限公司，谢峰，龙海敏，
类型：发明
国别省市：安徽;34