[发明专利]一种柔性电路打印装置及方法

说明书

本发明公开一种柔性电路打印装置及方法，包括装载有导电油墨的注射机构、用于固化的紫外光照射装置、及用于控制注射机构和紫外光照射装置进行移动的移动机构，注射机构的下方设有温控装置，温控装置的顶部设有容器，容器装载有粘性流体，注射机构的注射口对准容器并置于粘性流体的内部，紫外光照射装置的光束聚焦于注射机构的注射口。通过本发明制备的柔性电路可以一次成型，电路的孔隙率小，成本低，且制备三维柔性电路简单方便，能使柔性电路得到良好的保护。

技术领域

本发明涉及电路的3D打印技术领域，特别是涉及一种柔性电路打印装置及方法。

背景技术

制造柔性电子有两种主流方法，一种是在非常规的几何形状种使用高性能电子材料，从而实现薄的、可拉伸、可弯曲的设计，该制造方法将传统的微细加工技术和转印技术相结合从而创建可拉伸电池阵列，轻质电子箔，太阳能电池和生物传感器阵列。另一种方法是利用导电复合材料、液态金属和离子液体完全打印软材料组件从而创建柔性可拉伸图案的电子器件。这些制造柔性电子器件的方法工艺比较繁琐，或者成本高昂。

目前有些厂家对上述制造工艺作出了改进，例如公开号为CN110648979A、公开日为2020.1.3日的中国专利：一种具有大拉伸性的一体化柔性基底于柔性电路及其制造方法，该方法通过制备有多种具有不同弹性模量的材料组成的一体化柔性基底，然后将刚性元件置于高弹性模量区域的基底上，将柔性元件置于低弹性模量区域的基底上，再对其封装，得到柔性电路，该发明可以达到应变隔离的效果，满足刚性元件保护的要求，提高了整体器件的稳定性和可靠性。但是该方法制备的柔性电路方法繁琐，对不同的元器件使用不同的弹性模量基底进行封装，这种包裹的方法制备的柔性电路只能是平面方向，且目前制备柔性电路方法的主要是在柔性基材上进行制备，柔性基材包括不锈钢、铝等金属薄板、超薄玻璃和高分子聚合物等。在柔性基材上打印柔性电路暴露在空气中，使电路的孔隙率增加，柔性基材上制备三维柔性电路较难，所以目前急需一种简单高效的制造方案解决柔性电路打印成型问题。

发明内容

本发明提供一种柔性电路打印装置及方法，使用该打印装置及方法制备的柔性电路可以一次成型，电路的孔隙率小，成本低，且制备三维柔性电路简单方便，能使柔性电路得到良好的保护。

本发明的技术方案如下：

一种柔性电路打印装置，包括装载有导电油墨的注射机构、用于固化的紫外光照射装置、及用于控制注射机构和紫外光照射装置进行移动的移动机构，所述注射机构的下方设有温控装置，所述温控装置的顶部设有容器，所述容器装载有粘性流体，所述注射机构的注射口对准所述容器并置于粘性流体的内部，所述紫外光照射装置的光束聚焦于所述注射机构的注射口。

移动机构驱动注射机构进行移动，同时注射机构的注射口挤出导电油墨在粘性流体的内部进行油墨直写，紫外光照射装置产生紫外光跟随注射口挤出的油墨随时进行固化周围的粘性流体，令油墨直写在粘性流体的内部形成立体电路，之后驱动温控装置进行温度控制，使粘性流体进一步固化将电路进行包裹，打印完成。

进一步，所述紫外光照射装置的照射光斑为500微米。

进一步，所述移动机构包括可移动三轴或多轴平台，可移动三轴或多轴平台通过PMAC控制器控制。注射机构固定在可移动三轴或多轴平台上，在进行油墨打印制造立体电路时，可移动三轴或多轴平台通过PMAC控制器控制运动轨迹，使注射机构按设定的打印轨迹进行挤出油墨打印。

进一步，所述温控装置包括温控板。打印后，通过温控板来固化粘性流体，从而使直写得到的油墨及时固定，使打印的电路被包裹在固化的粘性流体中，因此可以对该柔性电路进行弯曲拉伸而不会对柔性电路产生破坏，同时避免打印的柔性电路暴露在空气中，有效减少电路的孔隙率。