纸基电子器件3D打印
3D打印技术及其在电子元器件领域的应用
3D打印技术及其在电子元器件领域的应用张磊;田东斌;伍权【摘要】电子元器件是电子设备的基础与核心,对电子设备微型化、集成化的发展起到至关重要的作用,但传统的制造方法在提高电容器元器件功率密度和能量密度方面存在难以逾越的鸿沟.在电子元器件制造中引入3D打印增材制造技术不仅能够突破传统加工制造技术的瓶颈,还可以实现电子电路性能的提升和特性化制造,目前已成功地打印出了功能性电子组件和电路.因此,结合3D打印原理和打印方法的分析,并以3D打印固体钽电容阳极块为例,详细阐述3D打印技术在电子元器件领域应用的技术难点和解决方法,以示3D打印技术在电子元器件领域具有广阔的应用前景.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2019(038)006【总页数】6页(P20-25)【关键词】3D打印技术;电子元器件;综述;电容器;钽电容【作者】张磊;田东斌;伍权【作者单位】贵州师范大学机械与电气工程学院,贵州贵阳 550025;中国振华(集团)新云电子元器件有限责任公司,贵州贵阳 550018;贵州师范大学机械与电气工程学院,贵州贵阳 550025【正文语种】中文【中图分类】TN605;TH16电子元器件是电子设备、电路组成的基础核心部件。
其随着半导体技术的发展不断地更新换代,从最开始的经典电子元器件到小型化电子元器件,再到如今的微电子元器件,电子元器件正朝着智能化、微型化、个性化的方向不断发展。
为了加速电子元器件的发展,在研发制造中引入先进的增材制造技术已成为其发展的一种趋势。
3D打印技术是第三次工业革命的代表性技术[1],该技术综合了数字建模技术、计算机科学技术、材料科学技术、机电控制技术等前沿技术知识[2]。
3D打印技术应用广泛,在桥梁建筑、医学、汽车等行业已发展成熟,并且成功商业化。
2013年,美国KOR Ecologic和Stratsys公司共同将混合动力汽车Urbee2打印完成,这是一辆真正可以上路的汽车,整个制造时间仅花费2500 h[3];2014年8月,北京大学研究团队成功地为1名12岁男孩植入了3D打印脊椎[4];2017年10月,由埃因霍恩理工大学的学生和BAM Infra公司设计建造的世界上第一座3D打印混凝土桥梁在荷兰海默特投入使用。
纸浆与纸张的新兴技术D打印与柔性电子应用
纸浆与纸张的新兴技术D打印与柔性电子应用纸浆与纸张的新兴技术——3D打印与柔性电子应用随着科技的不断进步和创新，纸浆与纸张作为传统材料正在经历一场革命性的变革。
新兴技术的发展使得纸浆与纸张不仅仅局限于传统的应用领域，如印刷和包装，而是涉足到3D打印和柔性电子领域。
本文将探讨这些新兴技术对纸浆与纸张产业的影响与应用。
一、3D打印技术在纸浆与纸张产业中的应用随着3D打印技术的突破和普及，纸浆与纸张作为可持续发展材料，开始被广泛应用于3D打印领域。
纸浆材料具有可塑性和可回收性的特点，非常适合用于3D打印。
纸浆3D打印技术不仅可以生产各种形状和大小的物体，还可以通过添加不同颜料，实现多彩的打印效果。
例如，在建筑领域，通过纸浆3D打印技术可以制造出轻质、环保的建筑材料，如砖块和板材。
这些材料具有良好的隔热性能和结构强度，能够有效地降低建筑物的能耗。
同时，纸浆3D打印技术还被用于制造艺术品、家居用品等，为传统的纸张产品带来了新的应用和商机。
二、柔性电子在纸浆与纸张产业中的应用随着信息技术的快速发展，柔性电子技术已成为新兴的领域，纸浆与纸张材料也在这一领域发挥着重要作用。
柔性电子指的是能够在弯曲、拉伸、扭曲等形变状态下继续正常工作的电子设备。
纸浆与纸张材料具有轻薄、柔软等特点，非常适合用于制造柔性电子产品。
以可穿戴设备为例，传统的电子产品使用硬质材料制造，但这些材料会限制设备的可穿戴性和舒适性。
而采用纸浆与纸张材料制造的柔性电子产品，既能满足设备的灵活性要求，又能提供更好的佩戴体验。
因此，在智能穿戴、医疗器械等领域，纸浆与纸张材料的柔性电子应用正逐渐获得市场的认可。
三、纸浆与纸张新兴技术的优势与挑战纸浆与纸张新兴技术的不断发展，为传统纸浆与纸张产业带来了新的机遇和挑战。
首先，纸浆与纸张材料在新兴技术中的应用具有可持续性和环保性的优势。
与传统材料相比，纸浆与纸张材料更加环保，可以降低碳排放和能源消耗。
其次，纸浆与纸张材料的可塑性和可回收性为新兴技术的应用提供了更多可能性。
低熔点金属3D打印技术研究与应用分析
低熔点金属3D打印技术研究与应用分析3D打印近年来得到了广泛的关注和研究，低熔点金属3D打印技术在组织工程、微流道、电子线路和器件等领域有着十分广泛的应用前景。
低熔点金属有别于传统3D打印材料，它是指一大类熔点低于200℃的金属材料，如镓基、铟基、铋基合金等。
低熔点金属尤其是室温液态金属在印刷电子、制作柔性器件方面正显现独特的优势。
小编接下来介绍了几种新近出现的基于低熔点金属墨水的3D打印技术。
一、掩膜沉积制造技术掩膜沉积法（mask deposition）是近年来研究较多的一种材料成型方法，图1为其中1种加工流程。
另外，也可以将制成的液态金属图案进行封装从而制作柔性器件。
严格地说，这种成型方式还不能算作打印，但的确可通过墨水输运装置来实现加工。
这种掩膜沉积加工步骤为：PDMS掩膜板（A）表面涂覆一层液态金属墨水（B）；然后将掩膜板置于真空环境中（C）并对之扰动（D）；由于凹槽内空气的排出使得液态金属填充其中（E）；掩膜板表面过多的液态金属被刮擦除掉（F）；将铜导线置于凹槽内液态金属中并将掩膜板放入冰箱（G）；待液态金属冷却，将它从掩膜板中取出（H）。
二、纸基电子线路的液态金属3D打印纸基电子线路的液态金属3D打印指的是可以使用液态金属和封装材料直接在纸（如铜版纸）上制作电子线路或功能器件的一种打印方法，采用这种原理的一种桌面式打印系统及其打印喷头结构如图2所示。
该系统采用的是气压式印刷方法，注射筒中的液态金属墨水由此可在氮气压力的作用下进入打印喷头，打印喷头的尖端采用的是软毛刷结构，液态金属墨水被刷印在基底上。
打印喷头的三维运动由机械装置控制，运动速度程序设置于教导盒中，根据需要可在室温下制造各种3D金属构件。
制作纸基电子线路的打印原理如下：首先，在纸面上打印第1层液态金属电路，然后将室温硫化（room temperature vulcanizing，RTV）硅橡胶叠印在液态金属电路之上，起到封装和电气绝缘的作用。
电子元器件的D打印和定制制造趋势
电子元器件的D打印和定制制造趋势电子元器件的3D打印和定制制造趋势近年来，随着科技的不断发展和创新，3D打印技术在各个领域都得到了广泛的应用和快速的发展，电子元器件行业也不例外。
3D打印技术的出现为电子元器件的定制制造带来了新的可能性和变革。
本文将探讨电子元器件的3D打印和定制制造趋势。
一、3D打印技术在电子元器件制造中的应用3D打印技术作为一种新兴的制造技术，其优势在于可以实现快速、精确、高效的生产制造。
在电子元器件制造中，3D打印技术的应用无疑为传统制造流程带来了革命性的变化。
首先，3D打印技术可以定制制造电子元器件。
传统的电子元器件制造往往需要大规模的生产和组装线，而3D打印技术可以根据用户的需求，通过一次性打印完成整个电子元器件的制造，从而减少了制造成本和时间，并且能够满足个性化定制需求。
其次，3D打印技术可以制造出复杂形状的电子元器件。
传统的生产制造方式受限于工艺和设备的限制，很难制造出复杂形状的电子元器件。
而3D打印技术可以通过逐层叠加材料的方式，制造出具有复杂形状和结构的电子元器件，从而提高了电子元器件的性能和功能。
最后，3D打印技术可以减少电子元器件的废料产生。
传统的电子元器件制造往往需要大量原材料和部件，而且在生产过程中会产生大量的废料和副产品。
而3D打印技术可以根据设计需求精确打印所需的材料，大大减少了废料的产生，从而降低了资源的浪费。
二、电子元器件的定制制造趋势随着3D打印技术的不断进步和成熟，电子元器件的定制制造也呈现出一些明显的趋势。
首先，电子元器件的定制化程度将进一步提高。
传统的电子元器件通常是批量生产和标准化的，很难满足个性化的需求。
而3D打印技术可以根据用户的具体需求，实现电子元器件的个性化定制制造，满足不同用户的不同需求。
其次，电子元器件的设计将更加创新和灵活。
传统的电子元器件设计往往受到工艺和设备的限制，很难实现复杂形状和结构。
而通过3D 打印技术，设计师可以更加灵活地设计电子元器件的形状和结构，使电子元器件的功能更加多样化和创新化。
什么是3D打印技术在电子产品制造中的应用
什么是3D打印技术在电子产品制造中的应用？
3D打印技术在电子产品制造中具有多种应用，主要包括以下几个方面：
快速原型制造：3D打印技术可以快速制作出电子产品的外壳、零部件或原型模型，以便设计师和工程师进行样品验证、功能测试和设计优化。
相比传统的制造方法，3D打印可以更快速、更灵活地实现产品设计和修改。
个性化定制：3D打印技术可以根据用户的需求和个性化要求，定制生产符合其特定需求的电子产品零部件或外壳。
这种个性化定制可以大大提高产品的用户体验和满意度。
复杂结构制造：3D打印技术可以制造出复杂结构的电子产品零部件，如薄壁结构、空心结构、复杂几何形状等，提高产品的设计自由度和功能性。
小批量生产：对于小批量生产或定制化生产的电子产品，3D打印技术具有较高的灵活性和成本效益。
不需要制作模具，可以直接根据需求进行生产，节省了制造成本和时间。
嵌入式电路制造：一些高级的3D打印技术，如多材料打印、电
子束光刻等，可以实现在3D打印过程中直接嵌入电子元件或电路，从而制造出具有电子功能的复合材料产品。
维修和改进：3D打印技术可以快速制造出电子产品的零部件或配件，用于维修和替换损坏的部件，延长产品的使用寿命。
同时也可以用于对现有产品进行改进和优化。
总的来说，3D打印技术在电子产品制造中的应用能够提高产品的设计灵活性、个性化定制能力和生产效率，为电子产品制造业带来了新的发展机遇和可能性。
微型3D打印技术
▪ 微型3D打印技术的原理和流程
1.微型3D打印技术采用层层堆积的原理，通过精确控制材料堆 积的量和位置，形成三维物体。 2.微型3D打印的流程包括数字化模型设计、切片处理、打印制 造和后期处理等步骤。 3.在微型3D打印过程中，需要考虑到材料、工艺、精度等多方 面因素，以确保打印的成功率和物体的质量。
▪ 个性化定制和生产灵活性
1.微型3D打印技术能够根据客户需求进行个性化定制，满足多 样化的市场需求。 2.生产灵活性高，能够应对小批量、多种类的生产需求，提高 企业竞争力。 3.个性化定制能够提高产品附加值，为企业创造更大的商业价 值。
微型3D打印技术优势
生物医学应用和创新潜力
1.微型3D打印技术能够用于制造微型生物医疗器械，如药物载体、细胞培养器等，为生物医学研究 提供支持。 2.该技术在生物医学领域的应用潜力巨大，有望为疾病治疗和组织工程等领域带来突破。 3.创新潜力强，能够与其他技术交叉融合，开拓新的应用领域和商业机会。
材料利用率和可持续性
1.微型3D打印技术采用逐层堆积的制造方式，能够有效利用材 料，减少废料产生。 2.使用的材料范围广泛，包括生物相容性材料，为生物医学应 用提供支持。 3.该技术符合绿色制造和可持续发展的趋势，对环境影响小。
微型3D打印技术优势
▪ 快速原型制造和研发效率
1.微型3D打印技术能够在短时间内完成原型制造，加速产品研 发周期。 2.快速原型制造有助于及时发现问题和优化设计，提高研发效 率。 3.该技术能够降低原型制造的成本和时间，为企业创新提供支 持。
▪ 产业链整合与优化
1.加强产业链上下游的整合，形成完整的微型3D打印产业生态 系统。 2.优化生产流程，降低生产成本，提高微型3D打印技术的市场 竞争力。 3.加强与相关领域产业的合作，拓展微型3D打印技术的应用市 场。
了解3D打印技术在电子元器件制造与组装中的应用探索
了解3D打印技术在电子元器件制造与组装中的应用探索在现代技术的快速发展背景下，3D打印技术成为一种备受关注的创新技术，广泛应用于各个领域。
电子元器件制造与组装作为电子工业的基础部分，也开始逐渐探索和应用3D打印技术。
本文将从3D打印技术的基本原理、优势以及在电子元器件制造与组装中的应用探索等方面进行阐述。
首先，我们来了解一下3D打印技术的基本原理。
3D打印技术是一种利用计算机辅助设计(CAD)模型，通过逐层堆积材料构建物体的制造工艺。
它与传统的制造工艺不同，不需要任何模具或者切削工具，只需根据设计需要进行逐层堆积。
3D 打印技术的基本原理经过几十年的不断发展和改进，现在已经有了多种不同的打印技术，如喷墨、粉末烧结、激光烧结等。
随着技术的不断进步，3D打印技术在电子元器件制造与组装中得到了广泛应用。
首先，3D打印技术在电子元器件制造中提供了更快速和灵活的生产方式。
传统的电子元器件制造需要使用模具和切削工具进行生产，周期长且不易更改，而3D打印技术可以根据需要快速制造出复杂形状的元器件，大大减少了生产周期。
此外，3D打印技术还可以根据设计需要进行即时修改和调整，给电子元器件制造带来更大的灵活性。
其次，3D打印技术在电子元器件组装中也发挥了重要的作用。
在电子元器件组装过程中，常常需要进行线路的连接和固定，传统的方法是手工焊接或者使用特殊的固定夹具，工作效率低且受人工技术水平的限制。
而利用3D打印技术，可以根据设计需要制造出专门的连接件和固定件，可以更加精确地进行线路的连接和固定，提高了组装的效率和质量。
另外，3D打印技术还可以用于电子元器件的封装和保护。
在电子产品中，常常需要将元器件进行封装和保护，以防止物理损坏和环境腐蚀。
传统的封装和保护方式一般是采用特殊的外壳和胶粘剂，不仅成本高且制作周期长。
而利用3D打印技术，可以根据元器件的形状和尺寸快速制作出特殊的封装件，更好地保护元器件免受外界环境的影响。
电子元器件封装中的3D打印技术的使用教程与工艺控制
电子元器件封装中的3D打印技术的使用教程与工艺控制随着3D打印技术的不断发展和成熟，它在电子元器件封装领域的应用也得到了广泛关注。
3D打印技术能够为电子元器件的制造和封装提供全新的解决方案，提高生产效率和产品质量。
本文将针对电子元器件封装中3D打印技术的使用教程和工艺控制进行介绍和详细阐述。
一、3D打印技术在电子元器件封装中的应用介绍3D打印技术在电子元器件封装中的应用主要体现在以下几个方面：1.电子元器件的外壳和包装：传统的封装方法需要复杂的模具制造和组装过程，而3D打印技术可以直接将外壳和包装件按照设计图纸打印出来，大大降低了制造成本和时间。
2.电子组件的连接和布线：通过3D打印技术，可以在电路板上直接打印导线、连接器和支架等部件，简化了布线过程，提高了电路的可靠性和稳定性。
3.电子元器件的定制化生产：不同电子元器件的尺寸和形状各异，传统的封装方法很难适应定制化的生产需求。
而3D打印技术可以根据不同产品的尺寸和形状要求，快速制造出满足定制化需求的产品。
二、3D打印技术在电子元器件封装中的使用教程1.准备工作：在使用3D打印技术进行电子元器件封装之前，需要确定封装件的设计图纸，并选择合适的3D打印机和材料。
2.设计封装件：使用计算机辅助设计（CAD）软件，根据元器件的尺寸和形状要求，设计出合适的封装件模型。
在设计过程中需要考虑元器件的位置、布局和散热等问题，并根据实际需求进行优化。
3.选择打印参数：根据不同的3D打印机和材料特性，选择合适的打印参数。
包括打印速度、打印温度、填充密度等参数的设置，可以根据具体需求进行调节。
4.打印封装件：将设计好的封装件模型导入到3D打印机中，通过打印软件进行切片处理和生成G代码。
然后将材料装载到3D打印机中，按照设定的打印参数开始打印封装件。
5.后处理工作：打印完成后，需要进行后处理工作。
例如，将打印好的封装件从打印平台上取下，并进行清洗和修整。
根据需要还可以进行涂漆、抛光等处理，以达到最终的封装要求。
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纸基电子器件3D打印
近日，中科院理化所研究员刘静带领的科研团队，继提出液态金属印刷电子学方法后，首次成功研制出室温下直接生成纸基功能电子电路乃至3D机电器件的桌面式自动打印设备原型样机，为新技术向普及化推进迈出了关键的一步。
应用该系统，只需提前设定好控制程序，即可在普通的铜版纸上自动打印出电路、天线等电子器件并实现封装；特别是通过设置各类导电或绝缘类油墨间的层叠组合程序，还可实现3D机电复合系统的直接打印，这一特性并不为现有技术所具备。
3D打印是当前世界范围内的前沿热点，但已有方法大多只能实现模型自身的打印，尚不易完成包含电子功能在内的器件制造需求，可在室温下同时打印电气系统乃至机械及封装部件的液态金属印刷电子学为此带来了新希望。
作为电子制造领域的新前沿，所见即所得的液态金属印刷电子学为常温下直接制造柔性电子开辟了一条方便快捷且有望实现普及化应用的途径。
实验室前期的一系列基础性工作，展示了这一直写技术的优势。
然而，要使该技术飞入“寻常百姓家”，必须研发出适用面广、成本适中的桌面自动打印系统；同时，若能直接采用便携、可折叠、价格低廉、易降解、可循环使用的纸张作为电子的打印基底，则势必进一步拓宽技术的应用层面。
理化所团队基于上述需求特点的考虑，通过对系列关键科学问题的攻关，实现了电子打印技术的基础性突破。
液态金属桌面式机电打印系统技术的建立，实际上源于实验室长期努力的结果。
早在10余年前，刘静就带领团队围绕当时在国内外鲜为人知的室温金属流体展开研究，先后提出了一系列在信息、能源及医疗领域有着重大应用价值的原创性技术。
特别是该小组近年来提出了有望改变传统电子电路制造规则的室温液态金属印刷电子学方法，形成了系列重要技术和专利，如生物体表医用电子电路直写技术、透明导电薄膜技术、纸上可印刷式微小温度传感器技术、柔性电路直写技术等，目前这一方法已被命名为梦想油墨技术；相应工作在国内外引起较大反响。
总的说来，基于DREAMInk的桌面打印方法的成功实现及所引申出的打印工具，为电子器件的个性化制造创造了条件，有可能影响到未来电子技术的发展模式。
同时，研究中论述的PCP理念再次表明，纸张既可以作为文字的载体，也可集成诸多电子元件，这有助于促成DIY电子的普及。
当前，尽管实验室打印系统的价格仍然偏高，但随着技术的发展，其成本完全可以降至为普通消费者所接受。
那时，即便没有电子设计经验的人士也能借助预设于计算机中的控制软件，打印出自己所需要的终端电子器件乃至组装出机电系统，如电子贺卡、纸上集成电路、显示器、广告牌、智能织物、机器人，乃至光伏电池阵列等。