一种打印大面积高密度微细电路的阵列喷头装置及方法制造方法及图纸

本申请提供一种打印大面积高密度微细电路的阵列喷头装置及方法，所述阵列喷头装置，它包括多组喷头模组，连接架，旋转平台。利用所述阵列喷头装置，并结合单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印技术，能够实现大面积高密度微细电路高效和低成本制造，而且还具有打印微细电路间距任意调节，尤其还能通过多组阵列喷头的细分功能，实现超高密度，超小间距的并行高效打印。高效打印。高效打印。

【技术实现步骤摘要】
一种打印大面积高密度微细电路的阵列喷头装置及方法


[0001]本申请属于微纳3D打印和微细电路增材制造
，尤其涉及一种打印大面积高密度微细电路的阵列喷头装置及方法，特别是一种适用于电场驱动喷射微纳3D打印柔性制造可变线间距高密度阵列喷头及方法。

技术介绍

[0002]大面积透明电极、大尺寸电加热玻璃(如汽车、舰船等前风挡玻璃)、大尺寸透明电磁屏蔽玻璃、高密度电路互联电路等许多领域，为了满足高性能、微型化、集成化、多功能化的要求，对于线宽和线距的要求越来越高，即需要越来越小的线宽和线距。例如高性能透明电磁屏蔽玻璃要求线宽小于10微米，线距(间距或者周期)小于200微米，玻璃基材的尺寸超过500mm
×
500mm；汽车、舰船等前风挡电加热除雾除霜玻璃的尺寸超过m级以上的尺度。高密度互联电路，要求的线宽和线距小于75微米，有的甚至要求线宽和线距小于10微米。
[0003]因此，目前工业界对于大尺寸、高密度、高精度微细电路有着越来越巨大产业需求。但是，如何实现大面积高密度微细电路制造，尤其是如何高效、低成本制造大面积高密度微细电路是一个挑战性难题。
[0004]目前制造微细电路的技术主要包括：光刻、激光微细加工、气溶胶喷射打印、电喷印、电场驱动喷射微纳3D打印、喷墨打印、丝网印刷等。丝网印刷和喷墨打印难以实现线宽20微米以下微细电路的制造，而且其制造的电路线边缘粗糙度较差。光刻结合刻蚀等工艺能够实现亚微尺度、纳尺度微细电路的制造，但是制造成本高、周期长，材料浪费严重，生产环境要求高，尤其是还会产生较多的三废，环境污染严重。激光微细加工不但难以实现线宽10微米以下微细电路的制造，而且加工微细电路的线边缘粗糙度差。气溶胶喷射打印虽然能实现线宽10微米以下微细电路的制造，但是微细电路的形貌尤其是线边缘粗糙度非常差，尤其是在间距小于20微米以下时，电路周围喷射的散点容易引起短路，无法实现高密度微细电路的制造。此外，气溶胶喷射基本都是单喷头，生产效率低。电喷印、电场驱动喷射微纳3D打印在制造大面积高密度微细电路方面具有较为显著的优势，但是，一方面，他们大都使用单喷头，生产效率低；另一方面，他们由于电场的串扰，使用多喷头阵列，喷头的间距尺寸较大(通常大于3毫米)，而且间距固定，无法根据实际需要，任意柔性的调节。也难以实现大面积高密度微细电路的制造。因此，亟待开发新的技术和装置，实现大面积高密度微细电路高效和低成本制造。
[0005]本
技术介绍
所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请
技术介绍
的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术的不足，本申请公开了一种打印大面积高密度微细电路的阵列喷头装置及方法，利用所述阵列喷头装置，并结合单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印技术，能够实现大面积高密度微细电路高效和低成本制造，而且还具有打印微细电路
间距任意调节，尤其还能通过多组阵列喷头的细分功能，实现超高密度，超小间距的并行高效打印。
[0007]为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0008]在本申请的一些实施例中，一种打印大面积高密度微细电路的阵列喷头装置，其特征在于，所述阵列喷头装置包括多组喷头模组，所述多组喷头模组位于所述阵列喷头装置的最下端，其用于将打印材料，阵列打印成所需电路；
[0009]连接架(40)，位于所述喷头模组上方，且与其相连；
[0010]旋转平台模块(50)，所述旋转平台模块(50)与所述连接架(40)相连接，由所述旋转平台模块的转动，实现在避免电场、流场串扰的情况下，带动连接架下方的多组喷头模组旋转，以减小打印间距；
[0011]每组所述喷头模组均包括多个喷嘴，固定喷头模组的转接板以及带动喷头模组转接板水平移动的运动模块，所述运动模块设置于所述连接架内，每组所述喷头模组的喷头置于最下端，每个喷头上端与转接板的下端相连接，转接板的上端与运动模块相连接；转接板的一侧端面设置打印材料进料口，另一侧端面设置进气口；
[0012]通过运动模块带动阵列喷头模组水平移动，以及旋转平台模块带动整个喷头模组旋转进一步减小打印间距，实现在避免电场、流场串扰情况下，进一步减小打印间距，实现大面积高密度微细电路的制造。
[0013]在本申请的一些实施例中，所述喷头模组的转接板的进料口与每个喷嘴相连通，进气口与每个喷嘴相连通。
[0014]在本申请的一些实施例中，所述喷头模组的数量至少为3组。
[0015]在本申请的一些实施例中，所述连接架至少连接3组喷头模组。
[0016]在本申请的一些实施例中，所述喷头模组包括至少4个喷嘴，所述喷嘴的材料包括但不限于金属喷嘴、玻璃喷嘴、塑料喷嘴、陶瓷喷嘴、硅基喷嘴等。
[0017]在本申请的一些实施例中，所述喷嘴的尺寸为100纳米
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500微米。
[0018]在本申请的一些实施例中，所述运动模块带动喷头模组转接板水平移动的方式包括但不限于手动、电动驱动，电动驱动包括步进电机、伺服电机、压电驱动等，定位精度不低于1微米。
[0019]在本申请的一些实施例中，所述旋转平台模块包括手动和电动两种方式，定位精度不低于5弧秒。
[0020]在本申请的一些实施例中，所述喷头模组中喷嘴的间距尺寸为1mm
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10mm。
[0021]在本申请的一些实施例中，所述一种打印大面积高密度微细电路的阵列喷头装置，至少能够实现超小间距1um
‑
5mm。
[0022]在本申请的一些实施例中，相邻阵列喷头模组喷嘴垂直方向的距离为1
‑
10mm。
[0023]在本申请的一些实施例中，还提供了一种打印大面积高密度微细电路方法，包括以下步骤：
[0024]步骤1：打印喷头的调整和设置：
[0025]设定阵列喷头模组数量为N1，每个阵列喷头模组包含喷嘴数量为N2，喷嘴内径为D，同一阵列喷头模组中相邻喷嘴间间距为L1，相邻阵列喷头模组喷嘴间垂直距离为L2；根据所要打印的微细电路的特征尺寸，首先，优化设计每组喷头模组的的位置，确定阵列喷头
模组的位移的距离S1
‑
SN1以及旋转平台模块的旋转角度θ；
[0026]然后通过每组喷头模组的水平运动模块将其调整的设计的位置，根据实际需要，通过旋转平台模块带动连接架，实现整个喷头模组旋转到设计的角度位置，进一步减小打印微细电路的间距；结合水平运动模块带动一个阵列喷头模组和旋转平台模块带动整个喷头模组旋转进一步减小打印间距，实现在避免电场、流场的串扰情况下，实现高密度微细电路制造，尤其是高密度微细电路高效制造；
[0027]步骤2：通过供料装置，分别向每个喷头模组供料；随后开启进气口，设置到需要的启动压力；
[0028]步骤3：设置打印工艺参数；
[0029]设置平板电极的打印电压、背压、打印速度、打印平台的加热温度、打印高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种打印大面积高密度微细电路的阵列喷头装置，其特征在于，所述阵列喷头装置包括多组喷头模组，所述多组喷头模组位于所述阵列喷头装置的最下端，其用于将打印材料，打印成所需电路；连接架，位于所述喷头模组上方，且与其相连；旋转平台模块，所述旋转平台模块与所述连接架相连接，由所述旋转平台模块的转动，实现在避免电场、流场串扰的情况下，带动连接架下方的多组喷头模组旋转，以减小打印间距；每组所述喷头模组均包括多个喷嘴，固定喷头模组的转接板以及带动喷头模组的转接板水平移动的运动模块，每组所述喷头模组的喷头置于最下端，每个喷头上端与转接板的下端相连接，转接板的上端与运动模块相连接；转接板的一侧端面设置打印材料进料口，另一侧端面设置进气口；通过运动模块带动阵列喷头模组水平移动，以及旋转平台模块带动整个喷头模组旋转进一步减小打印间距，实现在避免电场、流场串扰情况下，减小打印间距，实现大面积高密度微细电路的制造。2.如权利要求1所述的阵列喷头装置，其特征在于，所述喷头模组的转接板的进料口与每个喷嘴相连通，进气口与每个喷嘴相连通。3.如权利要求1所述的阵列喷头装置，其特征在于，所述喷头模组的数量至少为3组；所述连接架至少连接3组喷头模组。4.如权利要求1所述的阵列喷头装置，其特征在于，所述喷头模组包括至少4个喷嘴，所述喷嘴的材料包括但不限于金属喷嘴、玻璃喷嘴、塑料喷嘴、陶瓷喷嘴、硅基喷嘴。5.如权利要求1所述的阵列喷头装置，其特征在于，所述喷嘴的尺寸为100纳米
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500微米，优选，所述喷头模组中喷嘴的间距尺寸为1mm
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10mm；优选地，相邻阵列喷头模组喷嘴垂直方向的距离为1
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10mm。6.如权利要求1所述的阵列喷头装置，其特征在于，所述阵列喷头装置至少能够实现超小间距1um
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【专利技术属性】
技术研发人员：兰红波，侯佳奇，张广明，朱晓阳，李红珂，贺健康，许权，赵佳伟，
申请(专利权)人：青岛五维智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：