一种模块化电路组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种模块化电路组件，模块化电路组件由多个独立的三维打印电路模块组装而成，每个电路模块的顶面设有流道凹槽，流道凹槽内设有驱动层，电路模块上设有通用接口，电路模块之间通过通用接口进行连接；电路模块顶面设有四个正方排布的定位槽，底面上与顶面定位槽相对应的位置设有四个正方排布的定位销，顶面上的定位槽与底面上的定位销相互卡合；顶面以四个定位槽中心点构成的正方形中心处设有与流道凹槽相连通的贯穿孔，与贯穿孔相对的所述流道凹槽的另一端设有非贯穿孔；底面以四个定位销中心点构成的正方形中心处设有圆形凸台，圆形凸台中心贯穿有十字凹槽。该电路模块组件加工过程简便快捷，生产效率高，易于工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化电路组件
本技术涉及电路制造
，尤其是涉及一种基于3D打印技术的模块化电路组件。
技术介绍
模块化电路是指将电路按基本单元划分成模块，通过后期的组装形成整体复杂电路的一种电路搭建方式，相比于整体制造的电路，模块化电路制造简单，支持自主搭建电路，更改电路方便，成本低等特点。PCB技术迅速发展以及不断的技术革新，从简单的单、双面印刷板发展到高精度的多层板、高密度互连（HDI）板、挠性板和刚挠结合多层板。与PCB板相比，模块化电路可以简易实现电路结构的三维化，可以适应更复杂的立体结构。现有的主流三维电路制造方法，例如喷墨成型，水转印等，都需要复杂的制造过程，属于整体成型方式，成本高而且良品率低。一旦电路成型，如有错误或电路变更，难以实现电路更改。现有的模块化电路的制造方法主要是通过制作模具注塑等方法制作底板，然后在塑料底板上加装金属导线。这样制造的电路模块不支持自定形状，模具成本高昂，需要特定的制作设备，定制性低。
技术实现思路
为了解决以上现有技术存在的问题，本技术的目的在于提供一种基于3D打印技术的模块化电路组件，该电路组件主要特点为可以按电路的基本单元进行拆分，单独的基本电路模块可以独立设计、独立制造，每个电路模块都留有通用的接口，可以相互连接、组装成为一个复杂的整体电路只要按照本技术中通用接口制作的电路模块，都可以直接与其它模块电路相连。本技术提供了一种基于3D打印技术的可重复利用的模块化电路组件，所述模块化电路组件由多个独立的三维打印电路模块组装而成，每个电路模块的顶面设有流道凹槽，所述流道凹槽内设有一层由导电或辅助导电的驱动材料组成的驱动层，电路模块上设有通用接口，电路模块之间通过通用接口进行连接；所述电路模块的顶面设有四个正方排布的定位槽，底面上与顶面定位槽相对应的位置设有四个正方排布的定位销，所述顶面上的定位槽与底面上的定位销相互卡合；顶面以四个定位槽中心点构成的正方形中心处设有与流道凹槽相连通的贯穿孔，与所述贯穿孔相对的所述流道凹槽的另一端设有非贯穿孔；底面以四个定位销中心点构成的正方形中心处设有圆形凸台，所述圆形凸台中心贯穿有十字凹槽。进一步的，所述流道凹槽设置在沿电路模块长度方向的中间、其长度为0.2mm-1mm。进一步的，所述四个定位槽的尺寸均为7.5mm×7.5mm×5mm，相邻两定位槽之间的中心距离为50mm；所述四个定位销的尺寸均为7.5mm×7.5mm×5mm，相邻两定位销之间的中心距离为50mm。进一步的，所述贯穿孔的直径为16mm，深度为2mm。进一步的，所述圆形凸台的直径为16mm，高度为2mm；所述十字凹槽的宽度为4mm，深度为2mm。进一步的，所述电路模块的材质为聚乳酸或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物。进一步的，所述驱动材料为具有毛细作用力的柔性纸张或海绵。进一步的，所述驱动材料为由毛细作用物料、电解质粉末和水混合成的导电浆料。进一步的，所述驱动材料为导电银浆、金浆、钨浆或铂浆。独立电路模块的制作方法包括以下步骤：步骤（1）：设计带有流道凹槽的电路模块基底三维模型；在设计三位模型的过程中，模型内存在0.2mm-1mm的流道凹槽，并且模型具有通用的接口结构，具体为：顶面设有7.5mm×7.5mm×5mm的四个正方排布的定位槽，定位槽中心距离为50mm；底面设有与顶面定位槽相对的7.5mm×7.5mm×5mm的四个正方排布的定位销，定位销中心距离为50mm，所述顶面上的定位槽与底面上的定位销相互卡合；顶面以四个定位槽中心点构成的正方形中心处存在贯穿孔，贯穿孔直径为16mm，深度为2mm；与所述贯穿孔相对的所述流道凹槽的另一端设有非贯穿孔；四个定位销中心点构成的正方形中心处存在圆形凸台，圆形凸台直径为16mm，高度为2mm，贯穿圆形凸台中心有十字凹槽，十字凹槽宽度为4mm，深度为2mm；步骤（2）：将三维模型生成STL格式，导入三维打印机（FDM、DLP）打印软件，设置好打印参数，利用聚乳酸（PLA）、光敏树脂等材料打印出具有流道凹槽的流体电路模块基底；步骤（3）：将打印好的基底有流道凹槽的一面涂抹一层聚二甲基硅氧烷料（PDMS），然后将涂抹过PDMS的基底放入50-70摄氏度烘干箱烘干40-120分钟；步骤（4）：在流体电路模块基底的流道凹槽内表面铺设一层用于导电的驱动层，得到基于三维打印的无泵驱动流体电路模块。步骤（4）中驱动层的铺设方法有三种：第一种是直接填充法：将导电浆料直接填入流道凹槽，然后放入50-70摄氏度烘干箱40-120分钟。所述的导电浆料可以为导电银浆、钨浆、金浆等，或拥有各种用途的导电银浆，例如热敏电阻银浆、低温银浆、电感银浆、压电陶瓷银浆等。第二种是铺浆法：将纤维素粉、电解质粉末和水以一定的比例进行混合搅拌成浆料，然后将纤维素粉浆料倒入基底的流道凹槽内，然后放入50-70摄氏度烘干箱40-120分钟。所述纤维素粉也可替换为纸浆或者淀粉、几丁质、半纤维素中一种或多种，或者替换为纤维素与淀粉、几丁质、半纤维素中一种或多种的混合物；所述纸浆可选择常见的木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆等；所述的电解质粉末可选择常用的氯化钙、硝酸钠、氢氧化铜等。第三种是填充法：在流道凹槽内铺垫柔性纸张，加入含有电解质的溶液即可得到基于三维打印的无泵驱动流体电路模块。步骤（1）中，按照设计需求，构建微流控芯片基底模型可采用现有成熟技术，可通过计算机辅助设计CAD(ComputerAidedDesign)软件得到三维模型图，可使用商业CAD软件，诸如CorelDraw，Solidworks等设计。在打印过程中，可以使用多种打印方式实现，例如FDM、DLP。为提高打印精度，可适当提高FDM打印的填充率，作为优选，打印过程中填充率为50-80%；进一步优选的填充率为60%，由于芯片基底大小为厘米级别的，打印时间也相对较短。DLP打印的参数选择为：切片厚度为0.05mm，光照时间为8s。流道凹槽的深度可根据需求设置成0.2mm-1mm。步骤（3）中，PDMS为聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合物。所述的固化剂为与现有技术中与聚二甲基硅氧烷配套的固化剂，聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量比一般为（8-15）:1。通过在流道凹槽一面均匀涂一层PDMS可以有效的在流道表面形成一层防护膜，阻止了试剂渗透进PLA芯片基底。同时本技术利用按特定比例配置好的PDMS对流道凹槽表面进行改性，令流道凹槽具有较好的疏水性和表面质量，从而来达到可重复利用的目的。步骤（4）中，纤维素粉和去离子水以质量比1:（3-8）的配比进行混合，纤维素粉的直径大小为74-125µm，纤维素浆体或导电浆体倒入流道时应利用液体表面张力的原理使流道凹槽里的浆料达到饱和状态。在这种状态下才能得到烘干后平整的流道效果。当纤维素粉替换为其他粉体时，可根据需要调整粉体与水的质量比，以满足实际需要。在驱动层中加入的电解质粉末可以根据具体电路需求进行调整。完成以上四个步骤之后就完成了整个电路模块的制作，本方法制得的电路模块在使用过之后，可以用水清洗掉流道内的纤维素粉（或者其他粉体），重复步骤（4）就可以实现模块的重复利用。与现有技术相比，本技术具有如下优点：本技术的模块化电路组件通过独本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化电路组件，其特征在于，所述模块化电路组件由多个独立的三维打印电路模块组装而成，每个电路模块的顶面设有流道凹槽，所述流道凹槽内设有一层由导电或辅助导电的驱动材料组成的驱动层，电路模块上设有通用接口，电路模块之间通过通用接口进行连接；所述电路模块的顶面设有四个正方排布的定位槽，底面上与顶面定位槽相对应的位置设有四个正方排布的定位销，所述顶面上的定位槽与底面上的定位销相互卡合；顶面以四个定位槽中心点构成的正方形中心处设有与流道凹槽相连通的贯穿孔，与所述贯穿孔相对的所述流道凹槽的另一端设有非贯穿孔；底面以四个定位销中心点构成的正方形中心处设有圆形凸台，所述圆形凸台中心贯穿有十字凹槽。

【技术特征摘要】
1.一种模块化电路组件，其特征在于，所述模块化电路组件由多个独立的三维打印电路模块组装而成，每个电路模块的顶面设有流道凹槽，所述流道凹槽内设有一层由导电或辅助导电的驱动材料组成的驱动层，电路模块上设有通用接口，电路模块之间通过通用接口进行连接；所述电路模块的顶面设有四个正方排布的定位槽，底面上与顶面定位槽相对应的位置设有四个正方排布的定位销，所述顶面上的定位槽与底面上的定位销相互卡合；顶面以四个定位槽中心点构成的正方形中心处设有与流道凹槽相连通的贯穿孔，与所述贯穿孔相对的所述流道凹槽的另一端设有非贯穿孔；底面以四个定位销中心点构成的正方形中心处设有圆形凸台，所述圆形凸台中心贯穿有十字凹槽。2.根据权利要求1所述的一种模块化电路组件，其特征在于，所述流道凹槽设置在沿电路模块长度方向的中间、其长度为0.2mm-1mm。3.根据权利要求1所述的一种模块化电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊轩，贺永，高庆，聂晶，
申请(专利权)人：苏州智能制造研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32