本發(fā)明屬于線路板制備領(lǐng)域，尤其涉及一種利用3D打印技術(shù)制備線路板的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的線路板制備工藝通常為將金屬導(dǎo)電層和絕緣層壓合形成單面、雙面或者多層基板，在將線路圖形轉(zhuǎn)印至基板上，再通過蝕刻將非線路部位的銅層腐蝕后形成具有電路圖形的線路板。傳統(tǒng)的線路板制備工藝復(fù)雜，每步的工藝都需要配置高精度的專用設(shè)備，在蝕刻過程中污染嚴(yán)重；另外，傳統(tǒng)的線路板制備工藝只能平面常規(guī)尺寸的線路板，不能很好的滿足一些特殊形狀的應(yīng)用場合的應(yīng)用要求。故，針對目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實有必要進(jìn)行研究，以提供一種方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，確有必要提供一種利用3D打印技術(shù)制備線路板的方法，能夠優(yōu)化工藝，制備過程減少環(huán)境污染，更好地滿足一些特殊形狀應(yīng)用場合的需求。為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種利用3D打印技術(shù)制備線路板的方法，包括以下步驟：(1)將絕緣材料粉末通過3D打印機高溫制模制備成特殊形狀的絕緣基板；(2)3D打印機接收電路圖形并根據(jù)該電路圖形將液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)噴射到所述絕緣基板上形成線路板。優(yōu)選地，所述步驟(1)中，3D打印機中產(chǎn)生200℃～350℃的高溫將絕緣材料粉末熔化并根據(jù)模具設(shè)計圖形制備所述絕緣基板。優(yōu)選地，在所述步驟(1)中，絕緣材料粉末在200℃～350℃的高溫下制備絕緣基板的過程是在氬氣條件下完成，并以每分鐘2～6升的流量輸入氬氣。優(yōu)選地，還包括將所制備的絕緣基板進(jìn)行分段冷卻處理的步驟。優(yōu)選地，將所制備的絕緣基板進(jìn)行分段冷卻處理的步驟進(jìn)一步包括以下步驟：在3D打印機高溫制模形成絕緣基板后，以每小時40～60℃冷卻到150℃,保持1～1.5小時；再以每小時30～50℃水冷卻到100℃,保持2～3小時；最后以每小時10～20℃空冷至常溫。優(yōu)選地，所述絕緣材料粉末由85～95％(重量)的絕緣環(huán)氧粉末和5～15％(重量)的石墨粉末組成。優(yōu)選地，所述液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)由質(zhì)量比為以下的組分構(gòu)成：50～70％的導(dǎo)電聚合物PEDOT(聚3,4-乙撐二氧噻吩)、10～30％的去離子水、1～8％的氧化劑、10～20％的納米銀粉導(dǎo)電填料以及0.2～1.2％的穩(wěn)定劑，其中，所述氧化劑為次氯酸鈣、次氯酸鎂、次氯酸鈉或次氯酸鉀中的一種或者多種；所述穩(wěn)定劑為十六烷基三甲基溴化銨、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、十二烷基三甲基溴化銨或聚乙烯吡咯烷酮中的的一種或多種。優(yōu)選地，在所述絕緣基板上根據(jù)線路圖形形成線路凹槽，3D打印機接收電路圖形并根據(jù)該電路圖形將液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)噴射并填滿所述絕緣基板的線路凹槽從而形成線路板。優(yōu)選地，3D打印機接收電路圖形并根據(jù)該電路圖形將液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)噴射到所述絕緣基板上形成線路板的過程中，首先將液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)攪拌均勻并預(yù)熱至65～90℃；然后3D打印機在氮氣條件將液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)噴射至所述絕緣基板，其中，氮氣以每分鐘2～6升的流量輸入。優(yōu)選地，還包括對線路板上由液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)形成的的電路圖形進(jìn)行紫外光固化的步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，由于本發(fā)明的技術(shù)方案，采用3D打印技術(shù)制備絕緣基板，能夠方便實現(xiàn)各種異形的線路板；同時，采用3D打印技術(shù)噴射導(dǎo)電介質(zhì)直接形成電路圖形，從而無需通過刻蝕工藝，大大減少了環(huán)境污染；進(jìn)一步采用比容量高的導(dǎo)電聚合物PEDOT和納米銀制備導(dǎo)電介質(zhì)，大大降低了成本且操作簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。附圖說明圖1為本發(fā)明一種利用3D打印技術(shù)制備線路板的方法的流程示意圖。如下具體實施例將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。具體實施方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出了一種環(huán)保、工藝簡單且性能優(yōu)良的線路板制備工藝，能夠利用3D打印技術(shù)直接制備線路板。參見圖1，所示為本發(fā)明利用3D打印技術(shù)制備線路板的方法的流程框圖，具體包括以下步驟：將絕緣材料粉末通過3D打印機高溫制模制備成特殊形狀的絕緣基板；其中，在3D打印機中產(chǎn)生200℃～350℃的高溫將絕緣材料粉末熔化并根據(jù)模具設(shè)計圖形制備所述絕緣基板。由于采用3D打印技術(shù)直接制備絕緣基板，因此，可以根據(jù)客戶需求形成各種異形的絕緣基板，從而滿足各種不同場合的線路板應(yīng)用需求。進(jìn)一步的，為了提高絕緣基板的絕緣性能，在氬氣條件下完成絕緣基板的制備，絕緣材料粉末在200℃～350℃的高溫下融化為液體，3D打印機在高溫制模過程中以每分鐘2～6升的流量輸入氬氣，使絕緣基板中融入微量的氬元素，從而進(jìn)一步優(yōu)化絕緣基板的絕緣性能。進(jìn)一步的，為了提高絕緣基板的硬度和強度，還包括將所制備的絕緣基板進(jìn)行分段冷卻處理的步驟，包括以下步驟：在3D打印機高溫制模形成絕緣基板后，以每小時40～60℃冷卻到150℃,保持1～1.5小時；再以每小時30～50℃水冷卻到100℃,保持2～3小時；最后以每小時10～20℃空冷至常溫。采用分段冷卻法的目的有利于絕緣基板微觀結(jié)構(gòu)的均勻形成，同時提高了致密度,防止變形開裂，同時能得到更好的強塑性匹配。進(jìn)一步的，為了提高絕緣基板的耐腐蝕性，絕緣材料粉末由85～95％(重量)的絕緣環(huán)氧粉末和5～15％(重量)的石墨粉末組成。石墨是元素碳的一種同素異形體，每個碳原子的周邊連結(jié)著另外三個碳原子，排列方式呈蜂巢式的多個六邊形，每層間有微弱的范德華引力。石墨是其中一種最軟的礦物，不透明且觸感油膩，具有耐腐蝕性。在絕緣基板中加入適量的石墨，能夠極大改善絕緣基板的耐腐蝕性。在絕緣基板形成后，3D打印機接收電路圖形并根據(jù)該電路圖形將液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)噴射到所述絕緣基板上形成線路板。由于采用3D打印技術(shù)噴射導(dǎo)電介質(zhì)直接形成電路圖形，從而無需通過刻蝕工藝，大大減少了環(huán)境污染。現(xiàn)有技術(shù)中，液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)一般采用打印導(dǎo)電墨水，但導(dǎo)電墨水所形成的電阻無法滿足電子線路17.5um厚度的要求，同時，現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)電墨水導(dǎo)電性能欠佳，很難真正在實際中使用。為了克服上述技術(shù)問題，在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，在絕緣基板制備時，根據(jù)線路圖形直接在絕緣基板上形成線路凹槽，該線路凹槽的深度至少為17.5um；3D打印機接收電路圖形并根據(jù)該電路圖形將液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)噴射并填滿絕緣基板的線路凹槽從而形成線路板。在該過程中，首先將液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)攪拌均勻并預(yù)熱至65～90℃；然后3D打印機在氮氣條件將液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)噴射至所述絕緣基板，其中，氮氣以每分鐘2～6升的流量輸入。為了提高液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)的導(dǎo)電性能，通常在液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)中添加金屬粉末，然而在噴涂過程中，金屬粉末容易發(fā)生氧化，從而使導(dǎo)電性能不佳。為了防止金屬粉末發(fā)生氧化，本發(fā)明技術(shù)方案中，3D打印機在氮氣條件將液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)噴射至絕緣基板，金屬粉末在氮氣條件不會發(fā)生氧化，從而保證了其導(dǎo)電性能。采用上述技術(shù)方案，由于在絕緣基板中形成線路圖形的線路凹槽，使導(dǎo)電介質(zhì)的厚度達(dá)到電子線路的應(yīng)用要求，同時進(jìn)一步提升了導(dǎo)電性能。進(jìn)一步的，還包括對線路板上由液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)形成的的電路圖形進(jìn)行紫外光固化的步驟。通過紫外光固化，使導(dǎo)電介質(zhì)能夠具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，保持穩(wěn)定的導(dǎo)電性能。為了進(jìn)一步提高線路板的導(dǎo)電性能，液態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)由質(zhì)量比為以下的組分構(gòu)成：50～70％的導(dǎo)電聚合物PEDOT(聚3,4-乙撐二氧噻吩)、10～30％的去離子水、1～8％的氧化劑、10～20％的納米銀粉導(dǎo)電填料以及0.2～1.2％的穩(wěn)定劑，其中，所述氧化劑為次氯酸鈣、次氯酸鎂、次氯酸鈉或次氯酸鉀中的一種或者多種；所述穩(wěn)定劑為十六烷基三甲基溴化銨、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、十二烷基三甲基溴化銨或聚乙烯吡咯烷酮中的的一種或多種。其中，導(dǎo)電聚合物為PEDOT(聚3,4-乙撐二氧噻吩)，價格相對低廉、比容量高的特點。導(dǎo)電聚合物是決定線路板導(dǎo)電性能的關(guān)鍵。導(dǎo)電聚合物PEDOT是EDOT(3,4-乙撐二氧噻吩單體)的聚合物，具有特殊的電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)簡單、能隙小、電導(dǎo)率高(600S/cm)等特點。由于PEDOT本身為不溶性聚合物，不能直接利用其特殊的導(dǎo)電性能。但在試驗中發(fā)現(xiàn)，加入氧化劑進(jìn)行氧化反應(yīng)后能使PEDOT形成水溶性聚合物，并具有高導(dǎo)電性。氧化劑為次氯酸鈣、次氯酸鎂、次氯酸鈉或次氯酸鉀中的一種或者多種，用于和PEDOT發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成具有高導(dǎo)電率的聚合物水溶液。在多次試驗中，發(fā)現(xiàn)次氯酸鈣(Ca(ClO)2)與PEDOT發(fā)生氧化反應(yīng)后，聚合物水溶液的導(dǎo)電性能得到大大提升，具體反應(yīng)過程如下：PEDOT是EDOT(3，4-乙撐二氧噻吩單體)的聚合物，PEDOT(3,4-乙撐二氧噻吩聚合物)在次氯酸鈣Ca(ClO)2下氧化反應(yīng)機理：其中OCl-(次氯酸)是氧化劑，它將PEDOT(3,4-乙撐二氧噻吩聚合物)中的噻吩(a)氧化成其相應(yīng)的噻吩-1-氧化物(b)。同理，噻吩-1-氧化物(b)被氧化成其相應(yīng)的噻吩-1,1-二氧化物(c)。在此反應(yīng)中，噻吩-1-氧化物(b)被假定為噻吩-1,1-二氧化物(c)中的一個反應(yīng)中間體。最終，噻吩-1,1-二氧化物(c)更進(jìn)一步的氧化去除了化合物中的SO2，并通過水的親核反應(yīng)，讓羥基附著到噻吩-1,1-二氧化物(c),由此形成了具有高導(dǎo)電率的聚合物水溶液。上述形成的高分子導(dǎo)電聚合物雖然在水溶狀態(tài)導(dǎo)電性能不錯，但在其固化后，導(dǎo)電性能會大大降低。在上述導(dǎo)電聚合物中加入納米銀粉導(dǎo)電填料，從而極大提升導(dǎo)電介質(zhì)的導(dǎo)電性能。優(yōu)選地，納米銀粉的顆粒直徑小于50nm，純度大于99.9％，從而使納米銀粉能夠均勻混合在導(dǎo)電介質(zhì)中。納米銀粉在常溫下容易氧化，氧化后的納米銀粉的導(dǎo)電性能大大降低。因此本發(fā)明配方中加入穩(wěn)定劑防止納米銀粉的氧化，進(jìn)一步的，穩(wěn)定劑為十六烷基三甲基溴化銨、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、十二烷基三甲基溴化銨或聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種。以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。