一种应变片阵列电路的新型直书写打印方法技术

本发明专利技术公开了一种应变片阵列电路的新型直书写打印方法，涉及应变片领域和3D打印分层电路领域，通过3D打印的方法首先将整个电路进行一个分层，在第一电路层上不是打印一个绝缘桥，而是打印一层薄的绝缘材料形成第二绝缘层，在需要与之接触的部位不打印，留下一个通孔然后再打印第二电路层，最后覆盖应变片的功能层，功能层上的电极可以与第二电路层接触也可以通过通孔与第一电路层接触，即保证了功能层与两个电路层的接触，又保证矩阵式电路交叉部位的绝缘问题，可以解决局部点胶造成的相关位置精度差、多次固化打印的流程中针筒定位误差过大以及横纵向电路互相干涉的问题，有效的完成阵列应变片的打印以及确保测量的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种应变片阵列电路的新型直书写打印方法
本专利技术涉及应变片领域和3D打印分层电路领域，尤其是一种应变片阵列电路的新型直书写打印方法。
技术介绍
电阻应变片是一种将被测物体上的应变变化转换成一种电信号的传感器件，单个电阻应变片只能测量单个点的应变，因此为了实现多点应变的测量需要进行阵列化设计形成应变片阵列电路。矩阵式电路为应变片阵列电路的设计提供了一种思路，横向电路和纵向电路相互交叉，各个交叉位置形成测量点，通过行扫描或者列扫描的形式即可获得每个测量点的电信号。然而，矩阵式电路不可避免会存在横向电路和纵向电路之间的交叉绝缘问题，为了保证电路之间的绝缘，目前的做法通常是在打印第一层线路的时候在横向电路和纵向电路的交叉位置进行搭桥点胶，但这样会在点胶部位产生凸起状的台阶，对于第二层线路的打印精度会产生影响，在拉伸受力情况下容易产生断路。
技术实现思路
本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种应变片阵列电路的新型直书写打印方法，本专利技术的技术方案如下：一种应变片阵列电路的新型直书写打印方法，该方法包括：利用绝缘材料在平面基底上直书写打印形成第一绝缘层；利用导电银浆在绝缘层上直书写打印m条平行间隔的第一银线路形成第一电路层，每条第一银线路的一端均包含电极引出端；利用绝缘材料在第一电路层除各个电极引出端之外的其他区域上直书写打印形成第二绝缘层，第二绝缘层在正对每条第一银线路处分别间隔开设有n个通孔，且所有通孔形成m*n的行列结构，第一银线路的各个电极引出端以及各个通孔处的第一银线路均相对于第二绝缘层外露；利用导电银浆在第二绝缘层上打印n条平行间隔的第二银线路形成第二电路层，每条第二银线路分别包括一条主路及其相连的m条支路，第二银线路的主路垂直第一银线路且一端包含电极引出端；利用导电碳浆直书写打印m*n个应变片首电极、m*n个应变片尾电极和m*n个连接线形成功能层，第二绝缘层的每个通孔处分别打印有一个应变片首电极，应变片首电极通过第二绝缘层上的通孔与第一电路层上的第一银线路连通，第二电路层上的每个第二银线路的支路的末端打印有一个应变片尾电极，每个应变片首电极分别与一个应变片尾电极对应且通过连接线相连；利用绝缘材料打印形成第三绝缘层完成封装，第三绝缘层覆盖除第一电路层的电极引出端、第二电路层的电极引出端以及功能层上的应变片首电极和应变片尾电极之外的其他区域。其进一步的技术方案为，第二绝缘层上正对每条第一银线路的各个通孔之间的间距为3mm。其进一步的技术方案为，第二绝缘层上的每个通孔为0.5mm×0.5mm方孔。其进一步的技术方案为，每根第二银线路打印于第二绝缘层上并与对应的一排m个通孔对应打印，与第二银线路对应的一排m个通孔分别正对m条第一银线路，第二银线路的各条支路平行于第一银线路打印于其中一个通孔的一侧。其进一步的技术方案为，该方法还包括：利用行星搅拌机将银浆材料以2000rpm搅拌3分钟后装入打印针筒，再以3000rpm离心3分钟去除银浆材料中的气泡，制备得到用于打印形成第一电路层和第二电路层的导电银浆。其进一步的技术方案为，在利用导电银浆打印形成第一电路层和第二电路层时，将导电银浆盛装在打印针筒中进行打印、打印导电银浆后完成固化形成相应的电路层，导电银浆的黏度为10000cP，打印针筒的打印针头内径为110μm，打印线距为100μm，打印速度为3mm/s，挤出气压为0.65Mpa，固化时利用烘箱以70℃烘干15～30分钟。其进一步的技术方案为，在利用绝缘材料打印形成第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层时，绝缘材料盛装在打印针筒中进行打印、打印绝缘材料后完成固化形成相应的绝缘层，打印针筒的打印针头的内径为110μm、打印线距为100μm、打印速度为10mm/s、挤出的气压为0.1MPa，固化时在UV固化灯下固化10min。其进一步的技术方案为，该方法还包括：利用行星搅拌机将碳浆材料以2000rpm搅拌2分钟后装入打印针筒，再以3000rpm离心3分钟去除碳浆材料中的气泡，制备得到用于打印形成功能层的导电碳浆。其进一步的技术方案为，在利用导电碳浆打印形成功能层时，导电碳浆盛装在打印针筒中进行打印，导电碳浆的黏度为30000cP，打印针筒的打印针头内径为110μm，打印线距为100μm，打印速度为10mm/s，挤出气压为0.65Mpa。其进一步的技术方案为，在利用导电碳浆打印形成功能层时，在打印导电碳浆后利用烘箱以120℃烘干15分钟或在室温下放置3天完成固化形成功能层。其进一步的技术方案为，第一绝缘层的厚度范围为45～75μm。其进一步的技术方案为，在平面基底上直书写打印形成第一绝缘层之前，使用无水乙醇和脱脂棉充分清洁平面基底。本专利技术的有益技术效果是：本申请公开了一种应变片阵列电路的新型直书写打印方法，通过3D打印的方法首先将整个电路进行一个分层，在第一电路层上不是打印一个绝缘桥，而是打印一层薄的绝缘材料形成第二绝缘层，在需要与之接触的部位不打印，留下一个通孔，改局部点胶为区域点胶局部留孔的形式，利用该通孔可以保证应变片的功能层与两个电路层的接触，又保证矩阵式电路交叉部位的绝缘问题，可以解决局部点胶造成的相关位置精度差、多次固化打印的流程中针筒定位误差过大以及横纵向电路互相干涉的问题，有效的完成阵列应变片的打印以及确保测量的稳定性。附图说明图1是本申请公开的新型直书写打印方法的流程图。图2是本申请打印完第一电路层后的结构图。图3是本申请打印完第二绝缘层后的结构图。图4是本申请打印完第二电路层后的结构图。图5是本申请打印完功能层后的结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。本申请公开了一种应变片阵列电路的新型直书写打印方法，请参考图1所示的流程图，该方法包括如下步骤：步骤S1，利用绝缘材料在平面基底上直书写打印形成第一绝缘层1。在打印第一绝缘层1之前，首先使用无水乙醇和脱脂棉充分清洁平面基底然后进行打印。本申请使用的绝缘材料为光敏树脂(Anycubic)，在正式打印之前，将一定量的光敏树脂装入不透光的打印针筒，将打印针筒与气压控制阀相连厚，夹持在数控三轴运动平台上用3D打印直书写的方式在平面基底进行打印。经过调试，针对此类型的光敏树脂，本申请设置打印针筒的打印针头的内径为110μm、打印线距为100μm、打印速度为10mm/s、挤出的气压为0.1MPa，此时可以取得较好的打印质量。打印绝缘材料后在UV固化灯下固化10min进行固化，最后形成第一绝缘层1，本申请形成的第一绝缘层1的厚度范围为45～75μm。该层打印可以有效保证第一绝缘层的平整性及保证将打印的电路与平面基底之间的绝缘。步骤S2，利用导电银浆在绝缘层上直书写打印m条平行间隔的第一银线路2形成第一电路层，每条第一银线路2的一端均包含电极引出端3。如图2以m＝4且第一银线路2为横向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应变片阵列电路的新型直书写打印方法，其特征在于，所述方法包括：/n利用绝缘材料在平面基底上直书写打印形成第一绝缘层；/n利用导电银浆在所述绝缘层上直书写打印m条平行间隔的第一银线路形成第一电路层，每条所述第一银线路的一端均包含电极引出端；/n利用绝缘材料在所述第一电路层除各个电极引出端之外的其他区域上直书写打印形成第二绝缘层，所述第二绝缘层在正对每条第一银线路处分别间隔开设有n个通孔，且所有通孔形成m*n的行列结构，第一银线路的各个电极引出端以及各个通孔处的第一银线路均相对于所述第二绝缘层外露；/n利用导电银浆在所述第二绝缘层上打印n条平行间隔的第二银线路形成第二电路层，每条第二银线路分别包括一条主路及其相连的m条支路，所述第二银线路的主路垂直所述第一银线路且一端包含电极引出端；/n利用导电碳浆直书写打印m*n个应变片首电极、m*n个应变片尾电极和m*n个连接线形成功能层，所述第二绝缘层的每个通孔处分别打印有一个应变片首电极，所述应变片首电极通过所述第二绝缘层上的通孔与所述第一电路层上的第一银线路连通，所述第二电路层上的每个第二银线路的支路的末端打印有一个应变片尾电极，每个应变片首电极分别与一个应变片尾电极对应且通过连接线相连；/n利用绝缘材料打印形成第三绝缘层完成封装，所述第三绝缘层覆盖除所述第一电路层的电极引出端、第二电路层的电极引出端以及所述功能层上的应变片首电极和应变片尾电极之外的其他区域。/n...

【技术特征摘要】
1.一种应变片阵列电路的新型直书写打印方法，其特征在于，所述方法包括：
利用绝缘材料在平面基底上直书写打印形成第一绝缘层；
利用导电银浆在所述绝缘层上直书写打印m条平行间隔的第一银线路形成第一电路层，每条所述第一银线路的一端均包含电极引出端；
利用绝缘材料在所述第一电路层除各个电极引出端之外的其他区域上直书写打印形成第二绝缘层，所述第二绝缘层在正对每条第一银线路处分别间隔开设有n个通孔，且所有通孔形成m*n的行列结构，第一银线路的各个电极引出端以及各个通孔处的第一银线路均相对于所述第二绝缘层外露；
利用导电银浆在所述第二绝缘层上打印n条平行间隔的第二银线路形成第二电路层，每条第二银线路分别包括一条主路及其相连的m条支路，所述第二银线路的主路垂直所述第一银线路且一端包含电极引出端；
利用导电碳浆直书写打印m*n个应变片首电极、m*n个应变片尾电极和m*n个连接线形成功能层，所述第二绝缘层的每个通孔处分别打印有一个应变片首电极，所述应变片首电极通过所述第二绝缘层上的通孔与所述第一电路层上的第一银线路连通，所述第二电路层上的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军华，于培师，郭志洋，祁立鑫，刘禹，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32