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3D打印嵌入式电子系统

3D打印嵌入式电子系统

供稿人:尹丽仙 田小永   发布日期:2017-06-04
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2016年,美国加利福尼亚大学研究人员在刊物advanced materials technologies上发表学术成果,利用3D打印工艺实现了嵌入式三维电子系统。实现了多类型结构电子的3D打印制造,为个性化传感和驱动的推广与普及提供了技术支持。

该技术采用直及填充液态金属的方式,制造导电通道。导电通道可以打印在形态各异的结构上,制造三维形态的传感器,电阻、电容、天线等电路部件。另外,导电性通道可以作为连接芯片的导线,从而实现在打印结构的内部嵌入电路。具体工艺流程分以下几步:a)采用3D打印工艺制造出包含有微孔道的基板;b)将微孔道内注入液态金属,形成液态电路;c)在基板上的沟槽内嵌入芯片、电容等固态的电路部件,并将这些部件与液态金属导线连接;d)在嵌入的电路部件上覆盖聚乙烯等材料,使结构表面平滑。将以上过程重复,逐层累加制造便可得到具有三维形态的结构。下图1a为采用此工艺制造的传感器嵌入式手套,图1b-e所示为此工艺流程。

图1 传感器嵌入式手套及其工艺制造流程

上述工艺既可用于制造刚性结构,也可用于柔性结构。柔性结构在受力变形后仍能保持所需功能。如图2所示为此工艺制造的柔性LED电路。两条高度扭转的双螺旋导线与一个发光二极管连接。导线扭转角小于540度时,二极管都能正常发光。

图2 3D打印的柔性LED电路

参考文献:

  1. Ota H, Emaminejad S, Gao Y, et al. Application of 3D printing for smart objects with embedded electronic sensors and systems. Advanced Materials Technologies, 2016.