結構電子開題報告

基于3D打印技術的結構電子樣件結構設計及其性能分析選題依據與研究意義1國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2研究內容3技術路線4內容綱要創(chuàng)新點和預期研究成果5選題依據與研究意義結構電子概念：將傳統(tǒng)的電子器件或者電路直接做成可承載結構或者保護結構的技術。將標準元器件植入空腔內將傳統(tǒng)的元器件做成特定形狀智能皮膚，如傳感器等如橋梁、汽車等承載結構注射入空腔，如墻壁或者汽車車門結構電子形式來源：DrPeterHarrop.StructuralElectronics2015-2025[R].IDTechEx,2014選題依據與研究意義IDTechEX咨詢公司在2014年的市場分析報告中指出：結構電子因其具有體積小、可靠性高、加工工藝簡單等優(yōu)點已被多個領域如航空領域、軍事領域、消費類電子領域、汽車領域和土木工程領域等。其中結構電子在航空領域和軍事領域中已經發(fā)展相對成熟。將3D打印技術技術運用于結構電子的制造已經引起了各類工業(yè)領域的重視。3D打印技術技術制作結構電子效率高，可以制作在不規(guī)則襯底上且對材料選擇范圍廣。選題依據與研究意義研究意義將傳統(tǒng)電子做成結構電子，使其在體積上得到進一步優(yōu)化3D打印技術運用于結構電子樣機加工，縮短了開發(fā)周期與成本國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢主要工藝流程：AmitJoeLopes等人采用SLA（光固化成型技術）與WP（直寫技術）混合技術將熱敏電阻與LED燈等作為元器件器件制作成一555震蕩電路。用3D打印技術加工出帶有溝槽的襯底打印出導線圖案并安裝器件，對導線進行固化后將器件與導線進行鍵合繼續(xù)加工，將導線與器件埋置并最終完成結構電子整體制作國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢DavidEspalin基于FDM（熔融沉積成型技術）組建成一臺多功能三維加工系統(tǒng)，設計并加工出具有形狀、功能較為復雜的CubeSat（立方體衛(wèi)星）子系統(tǒng)。

FDM、微細加工及直印技術加工出的襯底互連導線制作工藝互連導線制作有多種，如在溝槽中直接埋置細微導線絲，如銅絲等。如DavidEspalin等人采用超聲波能量將銅絲導線埋置在FDM技術制作出的熱塑性塑料襯底上，然后利用YAG激光微型焊接系統(tǒng)將銅導線與元器件進行焊接互連（a）利用超聲波技術將銅絲埋置在熱塑性塑料襯底上（b）用銅絲制作出的天線圖形用激光微型焊接系統(tǒng)實現(xiàn)銅導線與芯片的互連國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢基于激光技術的互連導線制作工藝。CraigArnold等人采用激光誘導轉移法（LIFT）在襯底上制作出555計時器閃光電路。LudwingHernandez等人利用超聲波整合技術及激光直寫技術在金屬襯底上制作出帶有電子元器件及互連導線的結構電子。LIFT技術制作出的555閃光電路（a）加工出溝槽；（b）鋪上絕緣層；（c）打印無源器件及導線；（d）完成國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢LIFT系統(tǒng)工作原理JasonA.Paulsen等人利用非接觸式AJP（氣溶膠噴印技術）技術在彎曲平面或者非平面表面上成功打印出共形天線、埋置型電路、傳感器。在此基礎上，他將共形傳感器、天線及功率分布電路制作在無人機機翼結構上，該無人機模型采用FDM技術加工出來。如圖所示。在飛機機翼上打印出電路圖形，使其能給LED燈供電。將天線及應變計傳感器也打印在飛機機翼上。AJP技術將無人機機翼做成帶有電路及天線結構國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢墨水型導線固化方法導線固化方式有微波爐固化和激光固化兩種方式。Bieri等人用金納米顆粒與甲苯溶液配制成納米顆粒墨水，將其打印成導線后用波長為488nm的氬離子激光進行固化最終成功的在襯底上制作出具有良好導電性能的導線。Maekawa等人探究了不同波長的激光對銀納米顆粒墨水導線的影響。他分別使用幾種不同的激光源并比較了激光二極管（980nm，50W）和氬離子激光（488nm，1.3W）對銀墨水導線電阻率的影響。該研究發(fā)現(xiàn)，導線電阻率隨著激光能量的升高而降低。Kim等人利用波長為532nm的離散固體激光器對銀納米顆粒型墨水導線進行固化，他得出的結論是：在獲得同等電阻率條件下，激光技術比用微波爐等進行加熱固化的效率要高得多。主要研究內容整體結構分析結構電子結構件單元設計結構電子結構件單元制造1231對整體結構進行分析IDTechEx指出，結構電子的代表應用是具有保護結構功能的耐壓性電子/電氣零件與回路。在汽車中，結構電子元件則可整合于車體與底盤系統(tǒng)內取代傳統(tǒng)的汽車車體。2設計結構件單元光電子前照燈的電路組成框圖將汽車前照燈電子控制單元設計成結構電子結構件。在承載力條件下對元器件進行布局，在結構單元上得出