本文就《单体硬壳结构印制电路》的最新进展做了报道。
如果电子线路可以直接建立在草莓和生日蛋糕的聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）包装上，你会怎么想？电子工程师的梦想是可直接在产品的外壳或包装表面绘制3D电路。模压互连器件（molded interconnect device，简称为MID）背后的理念是30年前为满足这一梦想而创立的。后又提出了在3D结构物体上建立电子电路的一些新工艺，如激光雕刻和喷墨打印。但由于技术难度和经济难题，没有人能成功地将其实现为一种流行的电路技术。
用挠性电路布线可能是实用的解决方案。如今，大多数移动设备制造商都采用大量的薄挠性电路来连接至有限空间内的外壳表面。然而，挠性电路及其组装成本是另一个让设备制造商头疼的问题，因为在整个设备成本中它们是不可忽略的部分。
现在，中国台湾的一家制造商提出了建立三维印制电路的新理念。它看起来像哥伦布的一个鸡蛋，制造过程非常简单。首先，在热塑性基材（如PET）上印刷银基厚膜电路。电路的烘烤温度必须低于熔融温度。这种技术可实现有导通孔的双层电路（图1），但取决于电路制造商的能力。
图1：打印电路后
The second step is to warm the whole circuit and put it in the forming die set. Under an
第二步是加热整个电路并将其放入成形模具中。在适当的温度和压力下，具有银电路的塑料基材成形为所需的3D形状（图2）。最后，将成形电路从模具中取出并冷却。然后，3D打印电路就可以进行组装了。
图2: 热成形后
但是，这种焊接工艺不适用于热成形电路。相反，可采用导电胶的低温SMT工艺安装元器件。
导电油墨可能是这项技术的关键。由于导体在热成形过程中存在较大的拉应力，导体材料必须具有适当的弹性以避免开裂。当然，标准铜箔不能承受热成形过程中的机械应力。为厚膜制备的银油墨可作为电路导体。
然而，由于导电油墨的物理性能还不足以作为成形电路的导体，因此，开发出了一种新型的导电油墨。新型银墨具有较高的弹性，能够承受热成形过程中的机械应力。但是导体图形有一些局限性，特别是在弯曲区域的导体图形。制造商应提供设计指南，如拐角的最小半径。
目前这项技术还处于发展阶段，具体应用实例并不多。大多数生产厂家现在都采用PET作为载板材料。试验显示其性能前景良好。生产商已经将载板材料扩展到丙烯酸树脂和聚碳酸酯树脂，这两种材料是很受欢迎的食品包装材料。今后几个季度将试验更多的材料。
成形打印电路既不属于刚性印制电路，也不属于挠性电路。我们之所以称之为单体硬壳结构打印电路，是因为成形结构既是封装的框架，又是电路的载板。这种新电路技术需要一个新的类别。最初，“单体”是法语单词，用于汽车设计。单体结构是指用于支撑重量的车身框架结构。
Dominique K.Numakura是DKN Research LLC公司的总经理。如需阅读往期专栏或联系
Numakura，可单击此处。更多信息和新闻，请联系haverhill@dkreseach.com。
