一种柔性多层电路板的制备方法

技术特征：
1.一种柔性多层电路板的制备方法，其特征在于：所述方法为：(1)电路板外型确定：按需要进行多层柔性电路板三维结构设计；(2)层间线路设计：进行导电层、导热层、电磁屏蔽层的图形与结构设计，层数为2-20层；(3)线路沟道转化：将(2)中设计的结构转化为沟道嵌入到(1)中的电路板三维结构中，沟道截面为圆形或矩形，且截面尺寸可变；(4)电路板开孔设计：综合(1)中电路板基材形状、(3)中沟道结构与分布进行浆料注入孔、流出孔与出气孔的设计；(5)三维文件转换：将(1)-(4)得到的三维结构转化为适用于3d打印的文件格式并进行切片；(6)3d打印光固化材料配制：将光引发剂、交联剂以及聚酰亚胺、聚氨酯和丙烯酸树脂中的一种混合配置3d打印油墨；(7)电路板基材成型：使用紫外光固化3d打印机进行柔性电路板基材成型；(8)沟道空腔成型：向基材表面孔中通气，使沟道内残留的打印油墨排出，用紫外光辐照二次固化10min-30min；(9)基材后处理：将(8)中二次固化后的基材烘干后，置于臭氧环境中6h-18h，或使用氧等离子体处理3h-6h；(10)浆料配置：使用有机溶剂与表面活性剂，以及纳米金属导电颗粒、液态金属和导电高分子中的一种配置浆料；(11)层间线路成型：将(10)中制得的浆料注入柔性电路板基材的沟道中，实现层间线路制备与层间互连；(12)层间线路后处理：将(11)中初步制得的柔性多层电路板在100℃-200℃下处理1-2h。2.根据权利要求1所述的一种柔性多层电路板的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述电路板各处曲率半径应大于30mm，电路板厚度为0.5mm-10mm；步骤(3)中，所述截面直径或边长为100μm-1000μm；当沟道的长度超过20mm时，设计微型支撑柱。3.根据权利要求1所述的一种柔性多层电路板的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述图形与结构设计除了应满足电气性能外，还应便于浆料灌注，并确保相连通的两层之间至少有2个垂直沟道相连；导热层应尽可能地贴近导电层且更多地分布在电流承载较大或频率较大的导电层附近。4.根据权利要求1所述的一种柔性多层电路板的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述开孔截面直径或边长应为沟道的1.2-1.5倍，且在表面处进行倒角便于浆料的流入与流出；浆料注入孔位于基材上表面，浆料流出孔位于基材下表面，出气孔选择上表面的一个浆料注入孔即可；对于平面基材，孔应分布在基板的中心及边缘附近；对于曲面基材，注入孔分布于高度较高的位置而流出孔分布在高度较低的位置，出气孔选择基板最高点处开孔；另外应使表面开孔尽可能地远离层间互连沟道以便于浆料更好地填充沟道。5.根据权利要求1所述的一种柔性多层电路板的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述文件格式为.stl、.step、.ctb中的一种；切片方向为z方向，切片厚度为0.02mm-0.10mm。6.根据权利要求1所述的一种柔性多层电路板的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，所
述聚酰亚胺由甲基丙烯酸羟乙基酯接枝聚氨基酸、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、n，n-二甲基甲酰胺组成。7.根据权利要求1所述的一种柔性多层电路板的制备方法，其特征在于：步骤(7)中，所述光固化3d打印采用的紫外线波长为200nm-405nm，每层曝光时间为2s-5s，底层曝光时间为10s-40s，打印起点为xy平面右上角。8.根据权利要求1所述的一种柔性多层电路板的制备方法，其特征在于：步骤(8)中，所述油墨排出方法，对于互相连通的沟道，任意选择一表面孔作为出气孔，其它孔同时注入空气，压力为0.15mpa-0.40mpa，直至出气孔无油墨排出为止；二次固化前将基材用无水乙醇清洗烘干，二次固化时将基材浸泡于去离子水中。9.根据权利要求1所述的一种柔性多层电路板的制备方法，其特征在于：步骤(10)中，所述纳米金属导电颗粒为纳米银、纳米铜、纳米金、铜银核壳或金银固溶体中的一种；所述液态金属为各种镓基、铟基复合材料；所述导电高分子为聚苯胺、聚吡咯、聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐中的一种；所述有机溶剂为异丙醇、乙二醇、聚乙二醇、二乙二醇、松油醇或二甲苯中的一种；浆料的粘度范围为10-3000cp；表面活性剂采用非离子型，添加的质量分数为0.1％-0.5％。10.根据权利要求1所述的一种柔性多层电路板的制备方法，其特征在于：步骤(11)中，所述的导电浆料灌注过程，首先使用橡胶塞将电路板底部导电浆料出口全部密封，顶部预留一个导电浆料入口以便空气排出，在其余顶部浆料入口同时使用注射器注射导电浆料，注射压力为0.15mpa-0.25mpa，直至导电浆料从预留的孔处连续流出；将电路板底部橡胶塞去除，在所有顶部导电浆料入口注射导电浆料，注射压力为0.25mpa-0.30mpa同时使用注射器在所有底部导电浆料出口施加负压0.01mpa-0.03mpa，直至导电浆料从所有底部导电浆料出口连续流出；由于浆料与基材出色的润湿性，表层线路会自动被浆料填充，也可在灌注后在表面涂布浆料，再使用刮刀将浆料漏印与表层沟道中；导热浆料与电磁屏蔽浆料的灌注与导电浆料类似，由于此二者粘度较大，适当提高出口负压为0.03mpa-0.05mpa。

技术总结
一种柔性多层电路板的制备方法以及其在平面挠性耐振动电路板与高导热曲面共形电路板中的应用，具体为：使用3D打印技术直接将曲面柔性基材与导电线路、散热结构、电磁屏蔽结构、层间互连的通孔部分沟道的一体成型，随后通过灌注多功能性浆料的方式形成导电性高，散热性好，电磁屏蔽性优的多层柔性电路板。本发明通过设计微型支撑结构实现大面积导电层、导热层与电磁屏蔽层沟道的制备。通过臭氧或氧等离子体处理使沟道表面的亲水基团羟基大幅增加，显著提高了基材与浆料的润湿性；本发明的制备方法可同时兼顾电路板的导热与电磁屏蔽性能，形成一体化封装结构，极大提高了柔性电路板的制备效率。路板的制备效率。路板的制备效率。


技术研发人员：王尚 李庚 田艳红 冯佳运 张贺
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.10.28
技术公布日：2023/1/31