一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法及其制备的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及立体电路及装置【技术领域】，尤其涉及一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法及其制备的装置，与现有技术相比，方法包括以下步骤：1)首先在塑胶结构件上形成装配小封装电子元件的凹坑；2)然后将步骤1所得的开设有凹坑的塑胶结构件上平铺、吸附或者喷涂一层导电粉末；3)将经步骤2平铺、吸附或者喷涂导电粉末的塑胶结构件置于气体氛围中，然装载有设计好的电路图案的激光机选择性地扫描导电粉末，被扫描到的导电粉末瞬间烧熔，与塑胶结构件相熔接，形成立体电路，清除未被扫描的导电粉末；4)装配大小元器件，节省了电子产品的内部空间，降低了成本，上述方法可以制备蓝牙耳机、蓝牙箱体、耳机线控或蓝牙手环等，应用广泛。
【专利说明】—种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法及其制备的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及立体电路及装置【技术领域】，尤其涉及一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法及其制备的装置。
【背景技术】
[0002]目前电路板的架构都是平面的，电子元件都是单层放置在电路板上，只有当大封装零件贴电路板的一面有避空位时，才可能有元件重叠放置；现有的电路板都是利用玻纤、纸板等平面板材作为电路支撑体，在平面上形成电路，这些支撑材料会占用产品物理空间，并且这些支撑材料也是世界上不可回收电子垃圾。一些便携式移动电子产品不断的小型化，使得内部空间也越来越小，元器件的封装也是一再做小，都无法在有效的电路板空间内摆放所需零件。
[0003]因此，急需提供一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法及其制备的装置，以解决现有技术的不足。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一是提供一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，极大地节省了电子产品的内部空间，满足了便携式电子产品小型化的需要，节约了资源，无需使用印刷电路板，减少了电子垃圾的产生，有利于环境保护，降低了成本。
[0005]本发明的另一目的是提供使用上述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法制备的装置，包括蓝牙耳机、蓝牙箱体、耳机线控、蓝牙手环、蓝牙温度计或者USB蓝牙适配器等，应用广泛。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0007]—种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，包括以下步骤:
[0008]I)首先在塑胶结构件上形成装配小封装电子元件的凹坑；
[0009]2)然后将步骤I所得的开设有凹坑的塑胶结构件上平铺、吸附或者喷涂一层导电粉末；
[0010]3)将经步骤2平铺、吸附或者喷涂导电粉末的塑胶结构件置于气体氛围中，然后装载有设计好的电路图案的激光机选择性地扫描导电粉末，被扫描到的导电粉末瞬间烧熔，与塑胶结构件相熔接，形成立体电路，然后清除未被扫描的导电粉末；
[0011]4)最后在所述塑胶结构件的凹坑内的立体电路上装配小封装电子元件，在所述塑胶结构件表面的立体电路上装配大封装电子元件，从内到外依次形成多层电子元件。
[0012]具体地，所述的导电粉末选自铜粉、金粉、银粉、铝粉、铁粉、锡粉、镍粉、锌粉、铝合金粉或者石墨粉中的任意一种或者几种的组合物。
[0013]具体地，步骤2所述的吸附采用静电吸附或者静电喷涂，使用静电发生器让导电电粉末带上静电，带上静电的导电粉末均匀地吸附或者喷涂于所述塑胶结构件上。
[0014]具体地，步骤3所述的气体可以是氮气、氦气、氖气、氩气或者二氧化碳气体中的任意一种。
[0015]具体地，步骤3所述激光机选用紫外激光机，所述激光机的电磁射线的波长为248nm、308nm或者355nm，所述激光机的功率200-1000W。
[0016]具体地，步骤3所述的清除未被扫描的导电粉末可以通过机器震动抖落或者毛刷清除。
[0017]进一步地，步骤2-3可以依次循环多次，最终在所述塑胶结构件上形成增厚的立体电路，在完成步骤3之后，在形成有一层立体电路的塑胶结构件上再平铺或者吸附一层导电粉末，然后置于气体氛围中，通过激光机选择性扫描导电粉末，形成增厚的立体电路。
[0018]具体地，所述凹坑为圆锥型、圆柱形、长方形、斜的圆柱形、两个圆锥型的拼接或者斜的长方形中的任意一种或者几种的组合。
[0019]具体地，所述小封装电子元件通过镶嵌、锡焊或者绑定的固定方式装配于所述塑胶结构件的凹坑内的立体电路上，所述大封装电子元件通过镶嵌、锡焊或者绑定的固定方式装配于所述塑胶结构件表面的立体电路上。
[0020]使用上述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法制备的装置，包括蓝牙耳机、蓝牙箱体、耳机线控、蓝牙手环、蓝牙温度计或者USB蓝牙适配器等，应用广泛。
[0021]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0022]1、本发明公开了一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，包括以下步骤:1)首先在塑胶结构件上形成装配小封装电子元件的凹坑；2)然后将步骤I所得的开设有凹坑的塑胶结构件上平铺或者吸附一层导电粉末；3)将步骤2平铺或者吸附导电粉末的塑胶结构件置于气体氛围中，然后装载有设计好的电路图案的激光机选择性地扫描导电粉末，被扫描到的导电粉末瞬间烧熔，与塑胶结构件相熔接，形成立体电路，然后清除未被扫描的导电粉末；4)最后在所述塑胶结构件的凹坑内的立体电路上装配小封装电子元件，在所述塑胶结构件表面的立体电路上装配大封装电子元件，从内到外依次形成多层电子元件，极大地节省了电子产品的内部空间，满足了便携式电子产品小型化的需要，节约了资源，无需使用印刷电路板，减少了电子垃圾的产生，有利于环境保护，降低了成本。
[0023]2、还公开了使用上述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法制备的装置，包括蓝牙耳机、蓝牙箱体、耳机线控、蓝牙手环、蓝牙温度计或者USB蓝牙适配器等，应用广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
[0025]图1是本发明的塑胶结构件的凹坑内的立体电路上装配小封装电子元件的结构示意图。
[0026]图2是使用本发明的塑胶结构件表面的立体电路上装配大封装电子元件的结构示意图。
[0027]图3是使用本发明的塑胶结构件表面的立体电路上装配的大封装电子元件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，这是本发明的较佳实施例。
[0029]实施例1
[0030]一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，包括以下步骤:
[0031]I)首先在塑胶结构件上形成装配小封装电子元件的凹坑；
[0032]2)然后将步骤I所得的开设有凹坑的塑胶结构件上吸附一层铜粉；
[0033]3)将经步骤2者吸附铜粉的塑胶结构件置于氮气氛围中，然后装载有设计好的电路图案的激光机选择性地扫描铜粉，被扫描到的铜粉瞬间烧熔，与塑胶结构件相熔接，形成立体电路，然后机器震动抖落未被扫描的铜粉；
[0034]4)最后在所述塑胶结构件的凹坑内的立体电路上装配小封装电子元件，在所述塑胶结构件表面的立体电路上装配大封装电子元件，从内到外依次形成多层电子元件。
[0035]具体地，步骤2所述的吸附采用静电吸附，使用静电发生器让铜粉带上静电，带上静电的铜粉均匀地吸附于所述塑胶结构件上。除了静电吸附以为，还可以采用静电喷涂的方法将铜粉吸附于所述塑胶结构件上。
[0036]其中，步骤2所述激光机选用紫外激光机，所述激光机的电磁射线的波长为355nm，所述激光机的功率200W。步骤2是在氮气氛围中进行，可以防止铜粉被氧化、受潮或者被激光烧毁。
[0037]进一步地，步骤2-3可以依次循环多次，最终在所述塑胶结构件上形成增厚的立体电路，在完成步骤3之后，在形成有一层立体电路的塑胶结构件上再平铺或者吸附一层导电粉末，然后置于气体氛围中，通过激光机选择性扫描导电粉末，形成增厚的立体电路。具体循环几次，取决于最终形成立体电路的厚度。
[0038]具体地，所述凹坑为圆锥型、圆柱形、长方形、斜的圆柱形、两个圆锥型的拼接或者斜的长方形中的任意一种或者几种的组合，采用何种形状的凹坑，取决于要安装的小电子元器件的形状，当然，除了上述列举的形状凹坑外，还可以采用其它形状的凹坑，还可以采用凹槽或者其它的类似结构，也包括在本发明的构思内。所述凹坑形成于所述立体电路上的一些规则的点上，点的选择，取决于需要安装的电子元器件的位置；所述凹坑可以通过注塑或者激光扫描形成，通过注塑形成时，将塑胶原料投入到注塑机中，在50-90°C下成型0.5-1小时，注塑出所需形状凹坑；通过激光扫描形成时，采用近红外或者紫外激光机，激光机的电磁射线的波长为248nm、308nm、355nm、532nm或者1064nm，所述激光机的功率400W以内，采用多大的功率，取决去凹坑的深度、形状以及塑胶原料的种类。塑胶结构件可以选自间规聚苯乙烯(SPS)、聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA6、PA66、PAlU ΡΑΙΟ、PA610、PA612)、聚丙烯(PP)或者丙烯腈、丁二烯、丙乙烯三者的共聚物(ABS)中的一种或者多种的共聚物制备获得，可以是最普通市售的塑胶来制备，也可以是经过改性的塑胶，可以根据不同的应用场合，任意选择品种、尺寸和形状
[0039]如图1所示，塑胶结构件I上形成若干装配小封装电子元件2的凹坑3，所述塑胶结构件I的表面及凹坑3内形成立体电路，所述塑胶结构I的凹坑3内的立体电路上装配小封装电子元件2 ;如图2-3所示，在所述塑胶结构件I表面的立体电路上装配大封装电子元件4，从内到外依次形成多层电子元件。所述小封装电子元件2通过锡焊的固定方式装配于所述塑胶结构件2的凹坑3内的立体电路上，所述大封装电子元件4通过锡焊的固定方式装配于所述塑胶结构件I表面的立体电路上，装配时，将大封装电子元件4的引脚抬5高，将小封装电子元件2装配于其下方的凹坑3内，从内到外依次形成多层电子元件。
[0040]实施例2
[0041]一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，包括以下步骤:
[0042]I)首先在塑胶结构件上形成装配小封装电子元件的凹坑；
[0043]2)然后将步骤I所得的开设有凹坑的塑胶结构件上喷涂一层铝粉；
[0044]3)将经步骤2喷涂铝粉的塑胶结构件置于氩气氛围中，然后装载有设计好的电路图案的激光机选择性地扫描铝粉，被扫描到的铝粉瞬间烧熔，与塑胶结构件相熔接，形成立体电路，然后用毛刷清除未被扫描的铝粉；
[0045]4)最后在所述塑胶结构件的凹坑内的立体电路上装配小封装电子元件，在所述塑胶结构件表面的立体电路上装配大封装电子元件，从内到外依次形成多层电子元件。
[0046]具体地，步骤2所述的喷涂采用静电喷涂，使用静电发生器让铜粉带上静电，带上静电的铜粉均匀地喷涂于所述塑胶结构件上。
[0047]其中，步骤2所述激光机选用紫外激光机，所述激光机的电磁射线的波长为308nm，所述激光机的功率500W。步骤2是在氩气氛围中进行，可以防止铝粉被氧化、受潮或者被激光烧毁。
[0048]进一步地，步骤2-3可以依次循环多次，最终在所述塑胶结构件上形成增厚的立体电路，在完成步骤3之后，在形成有一层立体电路的塑胶结构件上再平铺或者吸附一层铝粉，然后置于氩气氛围中，通过激光机选择性扫描导铝粉，形成增厚的立体电路。具体循环几次，取决于最终形成立体电路的厚度。
[0049]如图1-3所示，装配时，所述小封装电子元件2通过镶嵌固定方式装配于所述塑胶结构件2的凹坑3内的立体电路上，所述大封装电子元件4通过镶嵌固定方式装配于所述塑胶结构件I表面的立体电路上，装配时，将大封装电子元件4的引脚抬5高，将小封装电子元件2装配于其下方的凹坑3内，从内到外依次形成多层电子元件。
[0050]实施例3
[0051]一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，包括以下步骤:
[0052]I)首先在塑胶结构件上形成装配小封装电子元件的凹坑；
[0053]2)然后将步骤I所得的开设有凹坑的塑胶结构件上平铺一层镍粉；
[0054]3)将步骤2平铺镍粉的塑胶结构件置于二氧化碳氛围中，然后装载有设计好的电路图案的激光机选择性地扫描镍粉，被扫描到的镍粉瞬间烧熔，与塑胶结构件相熔接，形成立体电路，然后用毛刷清除未被扫描的镍粉；
[0055]4)最后在所述塑胶结构件的凹坑内的立体电路上装配小封装电子元件，在所述塑胶结构件表面的立体电路上装配大封装电子元件，从内到外依次形成多层电子元件。
[0056]其中，步骤2所述激光机选用紫外激光机，所述激光机的电磁射线的波长为248nm，所述激光机的功率1000W。步骤2是在二氧化碳氛围中进行，可以防止镍粉被氧化、受潮或者被激光烧毁。
[0057]进一步地，步骤2-3可以依次循环多次，最终在所述塑胶结构件上形成增厚的立体电路，在完成步骤3之后，在形成有一层立体电路的塑胶结构件上再平铺或者吸附一层镍粉，然后置于二氧化碳氛围中，通过激光机选择性扫描导镍粉，形成增厚的立体电路。具体循环几次，取决于最终形成立体电路的厚度。
[0058]如图1-3所示，装配时，所述小封装电子元件2通过绑定固定方式装配于所述塑胶结构件2的凹坑3内的立体电路上，所述大封装电子元件4通过绑定固定方式装配于所述塑胶结构件I表面的立体电路上，装配时，将大封装电子元件4的引脚抬5高，将小封装电子元件2装配于其下方的凹坑3内，从内到外依次形成多层电子元件。
[0059]实施例4
[0060]一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，包括以下步骤:
[0061]I)首先在塑胶结构件上形成装配小封装电子元件的凹坑；
[0062]2)然后将步骤I所得的开设有凹坑的塑胶结构件上平铺一层铁粉；
[0063]3)将步骤2平铺镍粉的塑胶结构件置于氩气氛围中，然后装载有设计好的电路图案的激光机选择性地扫描镍粉，被扫描到的铁粉瞬间烧熔，与塑胶结构件相熔接，形成立体电路，然后用毛刷清除未被扫描的铁粉；
[0064]4)最后在所述塑胶结构件的凹坑内的立体电路上装配小封装电子元件，在所述塑胶结构件表面的立体电路上装配大封装电子元件，从内到外依次形成多层电子元件。
[0065]其中，步骤2所述激光机选用紫外激光机，所述激光机的电磁射线的波长为248nm,所述激光机的功率800W。步骤2是在氩气氛围中进行，可以防止铁粉被氧化、受潮或者被激光烧毁。
[0066]进一步地，步骤2-3可以依次循环多次，最终在所述塑胶结构件上形成增厚的立体电路，在完成步骤3之后，在形成有一层立体电路的塑胶结构件上再平铺或者吸附一层铁粉，然后置于氩气氛围中，通过激光机选择性扫描导铁粉，形成增厚的立体电路。具体循环几次，取决于最终形成立体电路的厚度。
[0067]如图1-3所示，装配时，所述小封装电子元件2通过锡焊固定方式装配于所述塑胶结构件2的凹坑3内的立体电路上，所述大封装电子元件4通过镶嵌固定方式装配于所述塑胶结构件I表面的立体电路上，装配时，将大封装电子元件4的引脚抬5高，将小封装电子元件2装配于其下方的凹坑3内，从内到外依次形成多层电子元件。
[0068]实施例5
[0069]一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0070]I)首先在塑胶结构件上形成装配小封装电子元件的凹坑；
[0071]2)然后将步骤I所得的开设有凹坑的塑胶结构件上平铺一层铝合金粉；
[0072]3)将步骤2平铺镍粉的塑胶结构件置于氖气氛围中，然后装载有设计好的电路图案的激光机选择性地扫描铝合金粉，被扫描到的铝合金粉瞬间烧熔，与塑胶结构件相熔接，形成立体电路，然后用毛刷清除未被扫描的铝合金粉；
[0073]4)最后在所述塑胶结构件的凹坑内的立体电路上装配小封装电子元件，在所述塑胶结构件表面的立体电路上装配大封装电子元件，从内到外依次形成多层电子元件。
[0074]其中，步骤2所述激光机选用紫外激光机，所述激光机的电磁射线的波长为248nm,所述激光机的功率600W。步骤2是在氖气氛围中进行，可以防止铁粉被氧化、受潮或者被激光烧毁。
[0075]进一步地，步骤2-3可以依次循环多次，最终在所述塑胶结构件上形成增厚的立体电路，在完成步骤3之后，在形成有一层立体电路的塑胶结构件上再平铺或者吸附一层铝合金粉，然后置于氖气氛围中，通过激光机选择性扫描导铝合金粉，形成增厚的立体电路。具体循环几次，取决于最终形成立体电路的厚度。
[0076]如图1-3所示，装配时，所述小封装电子元件2通过镶嵌固定方式装配于所述塑胶结构件2的凹坑3内的立体电路上，所述大封装电子元件4通过锡焊固定方式装配于所述塑胶结构件I表面的立体电路上，装配时，将大封装电子元件4的引脚抬5高，将小封装电子元件2装配于其下方的凹坑3内，从内到外依次形成多层电子元件。
[0077]实施例6
[0078]根据实施例1-5所述的一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法制备的装置，包括包括蓝牙耳机、蓝牙箱体、耳机线控、蓝牙手环、蓝牙温度计或者USB蓝牙适配器等，应用非常广泛。
[0079]事实上，导电粉末除了上述几个实施例中列举的常用的几种导电材料以外，还有许多导电材料都可以用于本发明，除了单一的导电粉末以为，还可以是一种以上的导电粉末的混合物，或者是合金的混合物；同样地，除了毛刷清除或者机器抖落的方法，还有使用其他常规的清理方法来回收未被扫描的金属粉末，这里无需一一列举。
[0080]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0081]1、本发明公开了一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，包括以下步骤:1)首先在塑胶结构件上形成装配小封装电子元件的凹坑；2)然后将步骤I所得的开设有凹坑的塑胶结构件进行化学镀，在对塑胶结构件上的立体电路进行化学镀过程中，所述塑胶结构件的表面及凹坑内形成立体电路；3)最后在所述塑胶结构件的凹坑内的立体电路上装配小封装电子元件，在所述塑胶结构件表面的立体电路上装配大封装电子元件，从内到外依次形成多层电子元件，极大地节省了电子产品的内部空间，满足了便携式电子产品小型化的需要，节约了资源，无需使用印刷电路板，减少了电子垃圾的产生，有利于环境保护，降低了成本。
[0082]2、还公开了使用上述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法制备的装置，包括蓝牙耳机、蓝牙箱体、耳机线控、蓝牙手环、蓝牙温度计或者USB蓝牙适配器等，应用广泛。
[0083]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
【权利要求】
1.一种在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，其特征在于，包括以下步骤: O首先在塑胶结构件上形成装配小封装电子元件的凹坑； 2)然后将步骤I所得的开设有凹坑的塑胶结构件上平铺、吸附或者喷涂一层导电粉末； 3)将经步骤2平铺、吸附或者喷涂导电粉末的塑胶结构件置于气体氛围中，然后装载有设计好的电路图案的激光机选择性地扫描导电粉末，被扫描到的导电粉末瞬间烧熔，与塑胶结构件相熔接，形成立体电路，然后清除未被扫描的导电粉末； 4)最后在所述塑胶结构件的凹坑内的立体电路上装配小封装电子元件，在所述塑胶结构件表面的立体电路上装配大封装电子元件，从内到外依次形成多层电子元件。
2.根据权利要求1所述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，其特征在于:所述的导电粉末选自铜粉、金粉、银粉、铝粉、铁粉、锡粉、镍粉、锌粉、铝合金粉或者石墨粉中的任意一种或者几种的组合物。
3.根据权利要求1所述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，其特征在于:步骤2所述的吸附或者喷涂采用静电吸附或者静电喷涂，使用静电发生器让导电粉末带上静电，带上静电的导电粉末均匀地吸附或者喷涂于所述塑胶结构件上。
4.根据权利要求1所述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，其特征在于:步骤3所述的气体可以是氮气、氦气、氖气、氩气或者二氧化碳气体中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，其特征在于:步骤3所述激光机选用紫外激光机，所述激光机的电磁射线的波长为248nm、308nm或者355nm，所述激光机的功率200-1000W。
6.根据权利要求1所述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，其特征在于:步骤3所述的清除未被扫描的导电粉末可以通过机器震动抖落或者毛刷清除。
7.根据权利要求1所述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，其特征在于:步骤2-3可以依次循环多次，最终在所述塑胶结构件上形成增厚的立体电路，在完成步骤3之后，在形成有一层立体电路的塑胶结构件上再平铺、吸附或者喷涂一层导电粉末，然后置于气体氛围中，通过激光机选择性扫描导电粉末，形成增厚的立体电路。
8.根据权利要求1所述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，其特征在于:所述凹坑为圆锥型、圆柱形、长方形、斜的圆柱形、两个圆锥型的拼接或者斜的长方形中的任意一种或者几种的组合。
9.根据权利要求1所述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法，其特征在于:所述小封装电子元件通过镶嵌、锡焊或者绑定的固定方式装配于所述塑胶结构件的凹坑内的立体电路上，所述大封装电子元件通过镶嵌、锡焊或者绑定的固定方式装配于所述塑胶结构件表面的立体电路上。
10.使用根据权利要求1-9任一项所述的在单面立体电路上放置多层电子元件的方法制备的装置，其特征在于:包括蓝牙耳机、蓝牙箱体、耳机线控、蓝牙手环、蓝牙温度计或者USB蓝牙适配器。
【文档编号】H05K3/30GK104320922SQ201410559562
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】胡平 申请人:广东佳禾声学科技有限公司