[发明专利]一种雕刻式液态金属线路制作方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路制造技术领域，尤其涉及一种雕刻式液态金属线路制作方法及装置。

背景技术

近年来，制造业快速化、个性化、低成本的要求越来越高，催动了印刷线路技术的发展，其中液态金属直写和打印技术是非常重要的一部分。通过液态金属直写和打印得到的线路具有许多优秀的性能，这种线路制造方式极大地降低了线路制造的时间和成本，亦使得个性化制造成为可能。且液态金属直写和打印技术既可制造传统刚性线路，也可以制造柔性线路。现有的液态金属直写和打印方法中，液态金属墨水是直接打印在打印基底上的，由于液态金属的流动性，线路打印过程中液态金属线路会有轻微变形，虽然在大部分情况下不会影响线路性能，但是当制造精度要求很高，如存在间距非常近的一系列导线时，可能会导致短路。这一问题严重限制了液态金属印刷线路的适用范围。

鉴于上述背景技术的缺陷，本发明提供了一种雕刻式液态金属线路制作方法及装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种雕刻式液态金属线路制作方法及装置，能有效避免液态金属流动可能带来的问题，易于涂覆封装，使得液态金属线路制造更加稳定和实用，使得液态金属印刷电路的制造速度快、制造成本低。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种雕刻式液态金属线路制作装置，包括控制机和移动机构，所述控制机与移动机构连接，用于控制所述移动机构的移动；所述移动机构上分别安装有雕刻刀头和打印笔头，所述雕刻刀头和打印笔头的下方对应设置有打印基底；所述移动机构在打印基底的上方分别沿三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴移动，以带动所述雕刻刀头和打印笔头分别在所述打印基底上雕刻线路凹槽、和向所述线路凹槽内注射液态金属。

进一步的，所述移动机构包括：

平面移动单元，与控制机连接，用于带动所述雕刻刀头和打印笔头沿三维坐标系中的X轴和Y轴移动；

纵向移动单元，安装在所述平面移动单元上，且与控制机连接，用于带动所述雕刻刀头和打印笔头，沿所述三维坐标系中的Z轴移动；

液态金属储液管，一端与所述平面移动单元固定连接，另一端通过转换台分别与所述雕刻刀头和打印笔头连通，所述转换台与控制机连接；所述液态金属储液管内设有液态金属。

进一步的，所述转换台上分别可转换的安装有多个雕刻刀头和多个打印笔头，所述转换台通过转动、平移或伸缩方式中的一种或几种方式的组合，能使多个所述雕刻刀头或多个所述打印笔头中的一个处于竖直朝向所述打印基底的上表面的位置。

进一步的，还包括用于分别固定安装移动机构和打印基底的固定机构，所述固定机构包括：

固定支架，安装于所述移动机构的周围，所述固定支架上设有多个滑轨，所述移动机构能沿滑轨移动；

基底固定单元，用于固定所述打印基底，所述基底固定单元通过嵌入、压紧、胶黏或负压吸附的方式固定所述打印基底。

进一步的，所述基底固定单元的一侧通过鼓风口连接有清洁机构，所述鼓风口朝向打印基底的下方设置，以通过所述清洁机构清洁所述打印基底的表面和下方空间。

进一步的，所述打印笔头上还设有加热机构。

进一步的，所述液态金属导线的成分为镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、铜、银、金、汞、钠、钾、铝、铁、钴、镍、锰、钛或钒中的一种或多种混合；所述液态金属导线的形式为熔融态的单质金属、或熔融态的金属合金、或金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体。

进一步的，所述基底的材质为高分子聚合物、玻璃、陶瓷、木材、纸张、固体单质金属或固体金属合金中的一种或几种；所述高分子聚合物包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、环氧树脂或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乳酸、聚乙烯醇、聚二甲基硅氧烷、硅胶或橡胶中的一种或几种混合。

本发明还提供了一种雕刻式液态金属线路制作方法，是基于如上所述的装置提出的，包括以下步骤：

S1、通过控制机获取待打印的液态金属印刷电路的结构数据；

S2、通过所述控制机控制转换台将雕刻刀头切换至与打印基底对应的位置；

S3、依据所述液态金属印刷电路的结构数据，通过所述控制机控制移动机构移动，以带动所述雕刻刀头在打印基底上雕刻，从而得到具有线路凹槽的打印基底；

S4、通过所述控制机控制转换台将打印笔头切换至与打印基底对应的位置；