3D打印技術(shù)已不再僅僅是一種快速樣品制作工具和打印小型塑料玩具的技術(shù)。各大公司正在將3D打印作為制造方法來(lái)生產(chǎn)由傳統(tǒng)制造技術(shù)無(wú)法完成的復(fù)雜部件。3D打印和印制電子技術(shù)的結(jié)合具有制造新產(chǎn)品的潛能，更具體地說(shuō)，是讓對(duì)象實(shí)現(xiàn)了電氣實(shí)用化。電氣實(shí)用化對(duì)象具有與印刷電路板競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。金瑞欣特種電路加工3D制作工藝陶瓷電路板，今天具體講一下這項(xiàng)技術(shù)。

什么是陶瓷電路板3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)（即立體光刻成型）自20世紀(jì)80年代初問(wèn)世以來(lái)已發(fā)展出多種形式。就本文而言，我們將考慮熔絲沉積（FFD）技術(shù)（也被稱(chēng)為熔融沉積成型（FDM）技術(shù)）。直到最近FDM打印技術(shù)才與印制電子技術(shù)結(jié)合起來(lái)，并用于制造3D打印電子產(chǎn)品。隨著3D打印技術(shù)中這項(xiàng)進(jìn)步的出現(xiàn)，打印電路結(jié)構(gòu)（PCS）技術(shù)具備了比傳統(tǒng)印制電路板（PCB）技術(shù)更為顯著的優(yōu)勢(shì)。PCB板上的許多元器件可被集成到PCS中。我們已知PCS可以是完整的嵌入式電路（如天線(xiàn)）、集總元件、甚至是連接器。與其制造一塊PCB并將元件貼裝上去，不如將元件直接打印在電路上并作為電路所集成的一個(gè)部分

陶瓷電路板制作3D技術(shù)的機(jī)遇和難度

這種打印技術(shù)使“直接數(shù)字化制造（DDM）機(jī)床”的應(yīng)用成為了可能，該機(jī)床用到了多個(gè)工具頭，包括一個(gè)微型分配泵，一個(gè)熱擠壓頭，一個(gè)拾取和放置頭以及一個(gè)微銑削-鉆孔-拋光頭。PCB加工需要用到許多機(jī)器，并且需要遮蓋，而PCS加工可以實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，整個(gè)加工過(guò)程可以在原位完成。雖然PCS技術(shù)具備一系列優(yōu)勢(shì)，但仍存在一些需要克服的障礙——即最終零件的加工速度和強(qiáng)度 。

陶瓷電路板制作加工速度

熔融沉積成型（FDM）式3D打印技術(shù)以速度慢著稱(chēng)。這主要是由于傳統(tǒng)的臺(tái)式3D打印機(jī)擠出速率較低。影響擠出速率的因素很多，其中包括噴嘴直徑、噴嘴溫度、床溫、X-Y軸運(yùn)動(dòng)速度、材料，甚至擠壓電機(jī)。而這些因素會(huì)對(duì)熔絲的擠出量造成影響，噴嘴直徑是擠出速率的主要決定因素。層高、擠出寬度和打印速度都取決于噴嘴直徑，因此對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)可以帶來(lái)最大的好處。

標(biāo)準(zhǔn)打印噴嘴的內(nèi)徑為0.4mm，可以達(dá)到80~100mm/s的打印速度，但這同時(shí)取決于設(shè)備和所期望的打印質(zhì)量。噴嘴尺寸可以增加——盡管這可以縮短打印時(shí)間，但會(huì)降低加工質(zhì)量。質(zhì)量上的下降可以體現(xiàn)為粗糙的表面光潔度、圓角和不正確的尺寸等。當(dāng)打印較小的物體時(shí)，大直徑的噴嘴對(duì)細(xì)小特征就束手無(wú)策。然而，由大直徑噴嘴所帶來(lái)的、與質(zhì)量相關(guān)的缺點(diǎn)并不會(huì)始終困擾我們，現(xiàn)已找到相關(guān)的解決方案。

研究人員開(kāi)發(fā)出一種被稱(chēng)為“意大利面條式”的打印技術(shù)，該技術(shù)能大大提高擠出速率并減少打印次數(shù)。這一過(guò)程包括從特制的1.75mm噴嘴中擠出打印熔絲，然后在需要加工的部位利用銑頭來(lái)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的表面光潔度，并使打印滿(mǎn)足尺寸。我們分別采用0.4mm噴嘴和“意大利面條式”打印方法，對(duì)ASTM D638-5型拉伸試樣的打印速度進(jìn)行一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)打印出兩種拉伸試樣，一種含與水平方向呈0°的填充物，而另一種含與水平方向呈90°的填充物。 對(duì)于加工不到位的樣品，應(yīng)當(dāng)從強(qiáng)度試驗(yàn)中舍棄。

陶瓷電路板3D打印件的強(qiáng)度

用于打印的熔絲是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、柔性熱塑性彈性體（TPE），甚至是熱塑性樹(shù)脂聚醚酰亞胺（PEI）等這樣的耐用材料。這些材料各有優(yōu)缺點(diǎn)。不論是具備高沖擊強(qiáng)度的ABS還是具備化學(xué)及溫度穩(wěn)定性的熱塑性樹(shù)脂聚醚酰亞胺（PEI），為特定的應(yīng)用選擇合適的材料將決定加工的成敗。然而，采用FDM技術(shù)打印元件無(wú)法達(dá)到其他制造方法（如注塑成型）的優(yōu)點(diǎn)。這是由于3D打印元件的強(qiáng)度依賴(lài)于層間表面粘結(jié)力、并排打印線(xiàn)的粘結(jié)力、打印方向和材料本身的機(jī)械性能；另一方面，相較于塊體材料，3D打印會(huì)降低所打印元件的整體強(qiáng)度，這是由于在打印過(guò)程中有空隙被引入到元件內(nèi)。

金瑞欣特種電路上專(zhuān)業(yè)的陶瓷pcb廠(chǎng)家，十年P(guān)CB打樣生產(chǎn)制作經(jīng)驗(yàn)，擁有成熟的3D陶瓷工藝，厚膜工藝，還可以加工圍壩電路板，DPC陶瓷基板，300多人技術(shù)團(tuán)隊(duì)專(zhuān)業(yè)制作，值得信賴(lài)。