[实用新型]多材料跨尺度多层柔性结构混合电子一体化3D打印系统

说明书

本实用新型提供了一种多材料跨尺度多层柔性结构混合电子一体化3D打印系统，包括底座、打印平台、X轴运动平台、用于与打印喷头连通的正压气路和负压气路，打印平台设置在X轴运动平台上并能够沿X轴方向移动，打印平台上设有加热装置和真空吸附装置，且打印平台的平面度在预设范围内，X轴运动平台置于底座中心并沿X方向固定设置；还包括沿X轴运动平台的中心线方向依次顺序设置的柔性基板打印模块、连接电路和功能结构打印模块、电子元件拾取放置模块、烧结固化和封装层打印模块，各个模块的中心线均共同与X轴精密运动平台的中心线平行或共线。本实用新型能够实现柔性混合电子的制造，具有多材料跨尺度制造和多层柔性结构一体化制造的能力。

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别涉及一种多材料跨尺度多层柔性结构混合电子一体化3D打印系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

柔性混合电子(Flexible Hybrid Electronics，FHE)是非硅电子系统级实现的核心使能技术，不同于现有的传统硅基微电子和光电子器件的制造、柔性电子的制备，柔性混合电子的制造是基于增材制造的原理，通过印刷电子技术或打印电子技术而实现。柔性混合电子制造不但涉及多种油墨材料，例如导电材料、介电材料、半导体材料、有机材料、无机材料、纳米材料等。而且还需要具有宏/微/纳跨尺度制造能力(大部分柔细混合电子均需要在柔性基板或者衬底上实现从纳米特征、微观结构到宏观器件大面积集成的跨尺度制造)，例如连接电路通常采用纳米导电材料，连接电路的线宽(特征尺寸)在亚微米、微米尺度，长度在毫米和厘米尺度；尤其是用于连接各种电子元件(如传感器、显示、存贮、处理器、无线通讯等)和外部接口的连接电路还应具有较好的柔性或者可拉伸性能。此外，还应具备能制造多种几何图案尤其是三维成形的能力，包括点、线、面(膜)和三维的体结构；还应具有刚性/柔性电子元件的拾取和精准定位放置固定能力。

然而，本实用新型发明人发现，现有的各种生产技术和装备都不具备多材料跨尺度制造和多层柔性结构一体化制造的能力，且现有的多层柔性混合电子的制造大多对于生产环境和设备的要求较高，一般需要真空、高温、超净的苛刻环境，使得制备效率和良品率较低；而且，现有的多层柔性混合电子的制造大多工艺复杂，成本较高，无法实现大规模的快速生产；同时，现有的打印平台不能满足快速柔性结构制造的要求，无法实现柔性结构的快速成型和固定。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种多材料跨尺度多层柔性结构混合电子一体化3D打印系统，不仅能够实现柔性混合电子的制造，尤其还能实现柔性基板、刚性/柔性电子元件、柔性互联电路、柔性电极、介电层、系统级封装的集成一体化制造，具有多材料跨尺度制造和多层柔性结构一体化制造的能力，而且还具有生产工艺简单、适应性强、高效和低成本制造的突出优势，此外对于生产环境和设备的要求较低，无需真空、高温、超净的苛刻环境。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型第一方面提供了一种多材料跨尺度多层柔性结构混合电子一体化3D打印系统。

一种多材料跨尺度多层柔性结构混合电子一体化3D打印系统，包括：底座、打印平台、X轴运动平台、用于与打印喷头连通的正压气路和负压气路，打印平台设置在X轴运动平台上并能够沿X轴方向移动，打印平台上设有加热装置和真空吸附装置，且打印平台的平面度在预设范围内，X轴运动平台置于底座中心并沿X方向固定设置；

还包括沿X轴运动平台的中心线方向依次顺序设置的柔性基板打印模块、连接电路和功能结构打印模块、电子元件拾取放置模块、烧结固化和封装层打印模块，各个模块的中心线均共同与X轴精密运动平台的中心线平行或共线；