台阶结构工件表面的共形电路制备方法技术

本发明专利技术涉及共形电路增材制造技术领域，具体涉及台阶结构工件表面的共形电路制备方法

【技术实现步骤摘要】
台阶结构工件表面的共形电路制备方法、系统及共形电路


[0001]本专利技术涉及共形电路增材制造
，具体涉及台阶结构工件表面的共形电路制备方法
、
系统及共形电路
。

技术介绍

[0002]随着电子产品的不断发展，市场对电子产品的小型化提出了更高的需求，为此，共形电路制备技术应运而生
。
共形电路是指将导电线路与工件表面进行一体化的设计和制造，使得导电线路与工件表面无缝结合，从而有效地利用了工件的表面空间，同时，共形电路可以为工件增加电连接
、
信号传输等功能，从而提高了工件的多功能性和应用范围
。
比如用于移动设备
、
监控系统等的摄像头可能需要共形电路以在摄像头内部实现电路连接和信号传输，还有激光器元件和各种传感器，如加速度计
、
陀螺仪
、
压力传感器等，通常需要与电源进行电路连接，以实现激光器元件和各种传感器的控制和驱动
。
而摄像头
、
激光器元件以及各种传感器多为台阶结构
。
[0003]以镜头产品为例，镜筒中的多个镜片表面通常会被设计成多个台阶状的层次，这些镜片表面有不同的高度，形成镜头产品外部镜筒的台阶结构，从而实现多种光学效果和功能，如聚焦
、
散射
、
折射等
。
为实现镜头小型化，增加镜头可调节性，新一代镜头设计将导电光学元件设置在镜筒内，并将电路结构沿镜筒的筒壁设计，电路结构与镜筒结构共形，与镜筒底部的底部电源连接，以实现从导电光学元件到底部电源的电性互联
。
[0004]目前，在作为共形电路制备技术路线之一的
3D
打印技术中，现有技术大多使用激光直接成型工艺（
Laser Direct structuring
，
LDS
）来实现共形电路的打印，对其他方式实现共形电路的打印的研究较少
。LDS
工艺主要包括三个步骤：
1、
射出成型，应用
LDS
工艺的工件需用含有特殊化学添加剂（激光粉）的专用热塑性塑料成型；
2、
激光活化，在需要加工电路的部分用激光照射；
3、
电镀，经过激光活化的表面粗糙且具有金属核，通过电镀方式在照射过的表面形成金属线路
。
但是，现有技术的整体工艺流程较为复杂且具有一定的局限性，具体而言，首先，现有技术需要使用混有专用添加剂的材料成型工件，材料选择受限且成本较高；其次，现有技术制作线路的表面需要激光进行照射，这一步骤对台阶结构的工件造成了一定限制，为了使所有布有电路的工件表面均能被激光充分照射，工件的侧壁需要具有一定倾斜角，这就需要额外设备对工件的侧壁进行增
/
减材的加工处理，使其避免直角的情况；最后，
LDS
工艺完成共形电路的制作还需要依托电镀工艺，处理工艺复杂且对环境污染较大
。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术提出了台阶结构工件表面的共形电路制备方法
、
系统及共形电路，旨在提高共形电路制备的可靠性的同时，简化共形电路的制备工艺流程
。
[0006]为此，本专利技术采用如下技术方案：台阶结构工件表面的共形电路制备方法，包括以下步骤：
获取共形电路的设计数据，所述设计数据至少包括台阶结构工件表面待制备电路的设计线路以及工件表面所需的电路线宽；将所述工件表面所需的电路线宽与打印线宽相比较，根据台阶结构工件表面所需的电路线宽与打印线宽之间的比较情况以及所述共形电路的设计数据，生成对应情况下导电浆料的打印路径，所述打印路径包括正夹持位打印路径以及背夹持位打印路径；基于所述正夹持位打印路径在工件表面执行打印作业；将工件倒置，并基于所述背夹持位打印路径在工件表面执行打印作业
。
[0007]其中，在
3D
打印工件表面的共形电路中，电路线宽是指待打印电路中导线的宽度
。
在
3D
打印过程中，打印头会沿着工件表面移动，并将浆料挤出堆积在工件表面上形成导线，打印线宽是指打印头在一次移动中所能堆积的浆料宽度
。
[0008]通过比较工件表面所需的电路线宽和打印线宽，并结合共形电路的设计数据以生成对应的打印路径，基于生成的打印路径采用增材挤出成型工艺执行打印作业，从而实现了导电浆料的打印路径的精确控制，确保导电浆料在工件表面形成准确的电路线宽，在满足电路设计要求的同时，一定程度上提高了共形电路制备的可靠性
。
考虑到工件的台阶结构，本专利技术基于生成的正夹持位打印路径和背夹持位打印路径在工件表面进行两夹持位打印作业，避免共形电路的制备出现线路打印不完整或者线路打印受限的情况，从而提高共形电路制备的灵活性
。
而且，相比于现有技术采用激光直接成型工艺进行共形电路的制备，本专利技术提供的技术方案无需进行激光活化以及电镀工艺，在大幅度简化共形电路的制备工艺流程的同时，直接避免了激光活化对台阶结构工件造成的限制以及电镀工艺产生的污染，具有较高的产业利用价值
。
[0009]作为优选，将靠近所述台阶结构工件的底部的一阶台阶记为第一台阶，将第一台阶上方的其余台阶记为第二台阶，则所述台阶结构工件表面待制备电路的设计线路包括底部焊盘线路
、
第一台阶线路
、
第二台阶线路以及顶部焊盘线路，所述底部焊盘线路表示设计线路中位于所述台阶结构工件的底部并与底部电源电性互联的部分线路，所述第一台阶线路表示位于第一台阶上的部分线路，所述第二台阶线路表示位于第二台阶上的部分线路，所述顶部焊盘线路表示位于所述台阶结构工件的顶部并与顶部导电元件电性互连的部分线路
。
[0010]作为优选，所述根据台阶结构工件表面所需的电路线宽与打印线宽之间的比较情况以及所述共形电路的设计数据，生成对应情况下导电浆料的打印路径，包括：若所述台阶结构工件表面所需的电路线宽与打印线宽相等，则：将从所述顶部焊盘线路到第二台阶线路再到第一台阶线路中位于第一台阶顶面的部分线路的连接路径，或者从所述第一台阶线路中位于第一台阶顶面的部分线路到第二台阶线路再到顶部焊盘线路的连接路径，作为正夹持位打印路径；将从所述底部焊盘线路到第一台阶线路中位于第一台阶侧壁的部分线路的连接路径作为背夹持位打印路径；所述正夹持位打印路径以及背夹持位打印路径构成台阶结构工件表面所需的电路线宽与打印线宽相等的情况下导电浆料的打印路径
。
[0011]作为优选，所述根据台阶结构工件表面所需的电路线宽与打印线宽之间的比较情况以及所述共形电路的设计数据，生成对应情况下导电浆料的打印路径，包括：
若所述台阶结构工件表面所需的电路线宽大于打印线宽，则：将从所述顶部焊盘线路到第二台阶线路再到第一台阶线路中位于第一台阶顶面的部分线路的连接路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
台阶结构工件表面的共形电路制备方法，其特征在于，包括以下步骤：获取共形电路的设计数据，所述设计数据至少包括台阶结构工件表面待制备电路的设计线路以及工件表面所需的电路线宽；将所述工件表面所需的电路线宽与打印线宽相比较，根据台阶结构工件表面所需的电路线宽与打印线宽之间的比较情况以及所述共形电路的设计数据，生成对应情况下导电浆料的打印路径，所述打印路径包括正夹持位打印路径以及背夹持位打印路径；基于所述正夹持位打印路径在工件表面执行打印作业；将工件倒置，并基于所述背夹持位打印路径在工件表面执行打印作业
。2.
如权利要求1所述的台阶结构工件表面的共形电路制备方法，其特征在于，将靠近所述台阶结构工件的底部的一阶台阶记为第一台阶，将第一台阶上方的其余台阶记为第二台阶，则所述台阶结构工件表面待制备电路的设计线路包括底部焊盘线路
、
第一台阶线路
、
第二台阶线路以及顶部焊盘线路，所述底部焊盘线路表示设计线路中位于所述台阶结构工件的底部并与底部电源电性互联的部分线路，所述第一台阶线路表示位于第一台阶上的部分线路，所述第二台阶线路表示位于第二台阶上的部分线路，所述顶部焊盘线路表示位于所述台阶结构工件的顶部并与顶部导电元件电性互连的部分线路
。3.
如权利要求2所述的台阶结构工件表面的共形电路制备方法，其特征在于，所述根据台阶结构工件表面所需的电路线宽与打印线宽之间的比较情况以及所述共形电路的设计数据，生成对应情况下导电浆料的打印路径，包括：若所述台阶结构工件表面所需的电路线宽与打印线宽相等，则：将从所述顶部焊盘线路到第二台阶线路再到第一台阶线路中位于第一台阶顶面的部分线路的连接路径，或者从所述第一台阶线路中位于第一台阶顶面的部分线路到第二台阶线路再到顶部焊盘线路的连接路径，作为正夹持位打印路径；将从所述底部焊盘线路到第一台阶线路中位于第一台阶侧壁的部分线路的连接路径作为背夹持位打印路径；所述正夹持位打印路径以及背夹持位打印路径构成台阶结构工件表面所需的电路线宽与打印线宽相等的情况下导电浆料的打印路径
。4.
如权利要求2所述的台阶结构工件表面的共形电路制备方法，其特征在于，所述根据台阶结构工件表面所需的电路线宽与打印线宽之间的比较情况以及所述共形电路的设计数据，生成对应情况下导电浆料的打印路径，包括：若所述台阶结构工件表面所需的电路线宽大于打印线宽，则：将从所述顶部焊盘线路到第二台阶线路再到第一台阶线路中位于第一台阶顶面的部分线路的连接路径，或者从所述第一台阶线路中位于第一台阶顶面的部分线路到第二台阶线路再到顶部焊盘线路的连接路径，记为第一正夹持位打印路径；将所述第一打印路径所在的
x
轴
—z
轴平面记为第一
xz
平面，并基于所述第一
xz
平面确定
y
轴方向；将打印头沿
y
轴方向移动一个打印线宽的距离，得到第二
xz
平面，在所述第二
xz
平面内反向重复第一正夹持位打印路径，生成第二正夹持位打印路径；重复执行上一步骤，直至全部正夹持位打印路径的打印线宽之和等于台阶结构工件表面所需的电路线宽，此时得到的全部正夹持位打印路径构成最终的正夹持位打印路径；
将从所述底部焊盘线路到第一台阶线路中位于第一台阶侧壁的部分线路的连接路径记为第一背夹持位打印路径；将打印头沿所述
y
轴方向移动一个打印线...

【专利技术属性】
技术研发人员：管楚云，楼小洁，吴琪，蔡王灿，
申请(专利权)人：芯体素杭州科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：