3D打印技术在电子元器件领域的应用研究

实用第一f智慧密集
3D打印技术在电子元器件领域的应用研究
李晓丽
（黑龙江省绥芬河市职业技术教育中心学校，黑龙江绥芬河157300）
摘要：电子元器件是组成电子设备的基础，目前随着需求的变化和技术的进步，电子设备的体积越来越小，集成化程度也在不断地增加，为了能够提高电子设备中元器件的密度，电子元器件通常需要做到非常小的体积，这对于其生产工艺来说是个不小的挑战。

如果在电子元器件制造工艺中引入3D打印功能，就能改变传统的元器件生产方式，实现电子电路性能的提升。

关键词：3D打印；电子设备；电子元器件
1概述
电子元器件是组成电子设备的核心元素，一个完整
的电子设备是由多个电子元器件组成的。

想要让电子设
备的体积更小，就需要在单位体积的电路板上集成更多
的电子元器件。

随着半导体技术的发展，电子元器件的
加工工艺也在快速地发展，如今的电子元器件体积已经
可以做到很小，但是体积再小的电子元器件也是多种材
料组合而成的，如今电子元器件的发展方向逐渐迈向个
性化、定制化以微型化的特点，为了让电子元器件可以更加快速地发展，就需要突破原有的生产工艺限制，通过其他领域的高新技术来实现制造技术上的突破。

23D打印技术
3D打印技术由于涉及到多种关键性的学科，所以其他领域技术的发展对于发展的影响是很大的，材料堆叠法和其他技术的推广使得其打印效果越来越好，应用范围也得到了很大的提升叭
3D打印技术实现的原理是一种分层制造的思想,具体的实现就是通过计算机进行3D建模之后，3D打印机将一些可打印的材料通过逐层构建的方式来一点点打印出完整的物品，整个过程理解起来非常简单，同时也有着非常强大的优势。

通过3D打印技术，可以直接省略了物品加工时的切割、打磨、拼接等工艺，让整个制造过程极大地简化，如图1所示。

理论上来说，只要是在计算机上可以绘制出来的图形，3D打印机都可以将其实现，这就使得3D打印技术制造的物品在精度方面有了很大的保障，同时整个制造过程的时间也明显的缩短。

3D打印技术发展至今，最大的进步是实现了单一打印材料向复合型、混合型打印材料的转变，单一打印技术所能适用的场景十分有限，而实现金属材料打印或者多种材料打印才是3D打印技术的核心需求［2］。

图13D打印技术工作原理
3应用现状
电子元器件是一类器件的总称，包括了电容器、电感、传感器、电位器、变压器等多种不同种类的器件,各个电子元器件通过相互联通和组合设计，电终形成电子设备。

几乎所有的领域都已经离不开电子设备，在万物互联网的时代，电子元器件的制造工艺要求更高，其体积一再被压缩，几乎已经达到了传统电子元器件制造工艺的极限，想要让电子元器件向着更加小型化、定制化、精准化的方向去发展就需要改变制造工艺，实现技术上的突破。

以3D打印为代表的高新技术被应用到电子元器件的制造工艺中，其技术突破有了新的可能性。

目前3D 打印技术主要是应用于电子元器件领域的配件方面，受限于目前的3D打印技术，很多配件如显示屏、芯片等还无法通过3D打印制造出来。

想要让3D打印技术在电子元器件领域有更广泛的应用，除了需要提升相应的技术之外，寻找更加合适的打印材料也是非常重要的一环讥
目前的3D打印技术有多种分类，在电子元器件领域，如图2所示激光打印法和浆料直写成型法的应用最为广泛，特别是在电容器阳极部件的打印上，这两种打
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图形处理与多媒体技术IMAGE PROCESSING&MULTIMEDIA TACHNOLOGY-
印方法各有各的优势。

除了已经发现的较为成熟的打印方法之外，更加先进的打印方法也在不断地被发现，并且很多新方法已经渡过了试用阶段向着商用阶段发展。

3D打印在电子元器件领域的应用在许多发达国家都已经开始应用，并且已经形成了商业化规模。

3D打印技术在不断创新和发展中，新型技术应用于大众已经屡见不鲜，比如国外的微小型电池研究就是使用了3D 打印技术来实现的，通过3D打印技术，这种微小型电池只需要几分钟的时间就可以被制造出来，非常迅速。

3D打印技术应用于电子元器件制造的难点是材料的选择以及打印精度的实现，由于需要打印的电子元器件体积非常小，所以想要打印出微小型的电子元器件，打印头的选用也必须要合理。

目前通过一些新型的3D打印技术已经柔性电子器件、储能电池、微小型传感器件的打印，采用导电性的墨水可以打印出具有良好导电性的稳定型传感器材，目前这一技术已经被发达国家广泛的应用［4］。

随着我国工业技术的发展和综合国力的提升，再加上国家在此方面的投入增加，我国在3D打印电子元器件领域取得了很多的创新成果，很多实验室都已经宣布实现了利用3D打印技术来制造电容器、传感器等成果，并且还有望实现利用3D打印技术来生产柔性屏幕，如果此项成果研究成功，我国也将在此领域领先于世界。

43D打印在电子元器件领域的具体应用
就目前来说，3D打印应用最多的电子元器件制造是电容器，电容器是各个电子设备中不可或缺的元素,电容器有着滤波、储能等重要的功能，各个电子设备中随处可见滤波电容。

电容器的制造工艺从某种程度上来说可以代表电子元器件的制造工艺，由于电容器使用场景广泛，同电阻一样在一个电子设备中可能会大量地被使用，所以其体积也是向着小型化的方向去发展。

目前3D打印技术已经被广泛地应用于电容器的制造和传感器的制造，电容器是3D打印技术应用最为典型的一个方面。

由于电容器的功能较为多，并且电容器的特性在电子设备中都发挥着极其重要的作用，所以其可靠性就显得十分重要。

在电容器的众多种类中，固体钽电容由于体积小、电容量大、性能稳定和可靠性强等特点，被广泛地用于军事通信领域和航天领域。

目前应用于钽电容阳极块制造的3D打印方法主要为直浆成型法，这是由于钽电容的阳极是多孔结构，当温度过高时极易发生自燃现象，如果利用3D打印方法中的DIW浆料直写成型，就可以在常温下实现钽电容阳极块的制造，这种制造方法不仅可靠性非常高，同时也极大地降低了成本，目前这种打印方法已经通过了多项测试，通过实现原料绕过摩擦也产生损耗，不仅能够保证电容器阳极板的整体质量，还能保证钽电容阳极块的孔隙率。

5结语
不管是国内还是国外，3D打印技术都有着很高的关注度。

对于电子元器件制造领域来说，传统的制造工艺已经接近于技术的极限，如果不同引入其他领域的新型技术，其制造工艺很难被突破。

3D打印技术由于在不断地更新打印方法，使得其打印质量和打印效率同步提升，充分利用3D打印技术的优势，将其应用于电子元器件领域是一种非常值得尝试的创新性研究，相信在未来，3D打印技术会改变电子元器件领域的技术格局，成功推动电容器行业乃至整个电子元器件领域的发展。

参考文献
［1］樊宁，唐文来，杨继全.基于3D打印技术的微电子器件制造［J］•微纳电子技术,2019,56(10): 844-851.
［2］朱朋飞.无模直写3D打印制备外场调控太赫兹光子晶体研究［D］.中国科学技术大学，2019.
⑶陈志椿.基于3D打印技术下电子设备行业的应用研
究［J］•黑河学院学报，2019,10(01):219-220.［4］古良玲，全晓莉.3D打印技术在电子元器件研制中的应用展望［J］•电子元件与材料,2014,33
(01):
67-68.。