[发明专利]用于将细丝嵌入3D结构、结构组件和结构电子、电磁和电机械组件/设备中的方法和系统

权利要求书

1.一种将细丝嵌在三维结构、结构组件或3D结构电子、电磁或电机械组件/设备中的方法，包括下列步骤：

提供衬底材料的至少第一层；以及

通过向所述细丝应用能量以加热所述细丝并通过施加足以嵌入所述细丝的压力，将细丝的至少一部分嵌在所述衬底材料的第一层内，使得所述细丝的所述部分与所述第一层的顶表面齐平且在可流动状态中的所述衬底材料的一部分由所述细丝的所述部分移动且不在所述第一层的所述顶表面之上突出。

2.如权利要求1所述的方法，还包括将所述衬底材料的至少第二层沉积在所述第一层上使得所述细丝的所述部分的全部或部分被所述第二层覆盖的步骤。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一层和所述第二层包括第一设计层和第二设计层，并且每个设计层包括一个或多个添加工艺层。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

创建在所述第一层的所述顶表面内的一个或多个几何容差的步骤，其中所述几何容差减小在所述可流动状态中移动的所述衬底材料的所述部分的体积，并在嵌入所述细丝之前增加与所述细丝的所述部分接触的表面积，从而减小充分的嵌入所需的能量；

所述细丝的所述部分随后在所述一个或多个几何容差内被嵌入；

所述一个或多个几何容差包括一个或多个沟槽、一个或多个通道或一个或多个腔；以及

所述一个或多个几何容差具有圆形、正方形、矩形、三角形的横截面。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述细丝的所述部分使用铁丝馈送和切割系统以及用于嵌入所述细丝或细丝网的至少一个能量源嵌在所述第一层内，所述能量源选自包括下列项的组：

用于产生在所述细丝或细丝网的至少一部分和所述衬底之间的摩擦热的超声变幅杆或超声焊极；

用于感应涡电流和因而在所述细丝或细丝网的至少一部分内的焦耳热的感应加热线圈；

用于产生热并通过传导将热转移到所述细丝或细丝网的至少一部分的一个或多个电阻加热元件；

用于使电流通过所述细丝或细丝网的至少一部分并从而产生在所述细丝或细丝网内的焦耳热的电极；

通过强制对流加热来将热传递到所述细丝或细丝网的至少一部分的空气加热和循环设备或系统；以及

将热辐射地传递到所述细丝或细丝网的至少一部分的辐射红外加热源。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一层还包括布置在所述第一层上或内的至少第一组件或导体，所述细丝包括导电材料，所述细丝的第一端在所述第一组件或导体近侧，以及还包括将所述细丝的所述第一端附着到所述第一组件或导体的步骤。

7.如权利要求6所述的方法，其中使用激光微焊接工艺、引线接合工艺、电阻焊接工艺、超声焊接工艺、锡焊工艺将所述细丝的所述第一端附着到所述第一组件或导体。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述第一层还包括布置在所述第一层上或内的至少第二组件或导体，其中所述细丝的第二端在所述第二组件或导体近侧，以及还包括将所述细丝的所述第二端附着到所述第二组件或导体的步骤。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述细丝包括导电材料、不导电材料。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述细丝包括光纤或网丝。

11.如权利要求9所述的方法，其中:

所述导电材料包括金属、金属合金、导电聚合物或铁丝；以及

所述不导电材料包括一个或多个碳纤维或一个或多个Kevlar纤维。

12.如权利要求10所述的方法，其中:

所述网丝包括导电网丝或不导电网丝；

所述导电网丝包括由金属、金属合金、导电聚合物或铁丝制成的一组网丝；以及

所述不导电网丝包括一组碳纤维或Kevlar纤维。