结构电子开题报告

基于3D打印技术的结构电子样件结构设计及其性能分析选题依据与研究意义1国内外研究现状及发展趋势2研究内容3技术路线4内容纲要创新点和预期研究成果5选题依据与研究意义结构电子概念：将传统的电子器件或者电路直接做成可承载结构或者保护结构的技术。将标准元器件植入空腔内将传统的元器件做成特定形状智能皮肤，如传感器等如桥梁、汽车等承载结构注射入空腔，如墙壁或者汽车车门结构电子形式来源：DrPeterHarrop.StructuralElectronics2015-2025[R].IDTechEx,2014选题依据与研究意义IDTechEX咨询公司在2014年的市场分析报告中指出：结构电子因其具有体积小、可靠性高、加工工艺简单等优点已被多个领域如航空领域、军事领域、消费类电子领域、汽车领域和土木工程领域等。其中结构电子在航空领域和军事领域中已经发展相对成熟。将3D打印技术技术运用于结构电子的制造已经引起了各类工业领域的重视。3D打印技术技术制作结构电子效率高，可以制作在不规则衬底上且对材料选择范围广。选题依据与研究意义研究意义将传统电子做成结构电子，使其在体积上得到进一步优化3D打印技术运用于结构电子样机加工，缩短了开发周期与成本国内外研究现状及发展趋势主要工艺流程：AmitJoeLopes等人采用SLA（光固化成型技术）与WP（直写技术）混合技术将热敏电阻与LED灯等作为元器件器件制作成一555震荡电路。用3D打印技术加工出带有沟槽的衬底打印出导线图案并安装器件，对导线进行固化后将器件与导线进行键合继续加工，将导线与器件埋置并最终完成结构电子整体制作国内外研究现状及发展趋势DavidEspalin基于FDM（熔融沉积成型技术）组建成一台多功能三维加工系统，设计并加工出具有形状、功能较为复杂的CubeSat（立方体卫星）子系统。

FDM、微细加工及直印技术加工出的衬底互连导线制作工艺互连导线制作有多种，如在沟槽中直接埋置细微导线丝，如铜丝等。如DavidEspalin等人采用超声波能量将铜丝导线埋置在FDM技术制作出的热塑性塑料衬底上，然后利用YAG激光微型焊接系统将铜导线与元器件进行焊接互连（a）利用超声波技术将铜丝埋置在热塑性塑料衬底上（b）用铜丝制作出的天线图形用激光微型焊接系统实现铜导线与芯片的互连国内外研究现状及发展趋势基于激光技术的互连导线制作工艺。CraigArnold等人采用激光诱导转移法（LIFT）在衬底上制作出555计时器闪光电路。LudwingHernandez等人利用超声波整合技术及激光直写技术在金属衬底上制作出带有电子元器件及互连导线的结构电子。LIFT技术制作出的555闪光电路（a）加工出沟槽；（b）铺上绝缘层；（c）打印无源器件及导线；（d）完成国内外研究现状及发展趋势LIFT系统工作原理JasonA.Paulsen等人利用非接触式AJP（气溶胶喷印技术）技术在弯曲平面或者非平面表面上成功打印出共形天线、埋置型电路、传感器。在此基础上，他将共形传感器、天线及功率分布电路制作在无人机机翼结构上，该无人机模型采用FDM技术加工出来。如图所示。在飞机机翼上打印出电路图形，使其能给LED灯供电。将天线及应变计传感器也打印在飞机机翼上。AJP技术将无人机机翼做成带有电路及天线结构国内外研究现状及发展趋势国内外研究现状及发展趋势墨水型导线固化方法导线固化方式有微波炉固化和激光固化两种方式。Bieri等人用金纳米颗粒与甲苯溶液配制成纳米颗粒墨水，将其打印成导线后用波长为488nm的氩离子激光进行固化最终成功的在衬底上制作出具有良好导电性能的导线。Maekawa等人探究了不同波长的激光对银纳米颗粒墨水导线的影响。他分别使用几种不同的激光源并比较了激光二极管（980nm，50W）和氩离子激光（488nm，1.3W）对银墨水导线电阻率的影响。该研究发现，导线电阻率随着激光能量的升高而降低。Kim等人利用波长为532nm的离散固体激光器对银纳米颗粒型墨水导线进行固化，他得出的结论是：在获得同等电阻率条件下，激光技术比用微波炉等进行加热固化的效率要高得多。主要研究内容整体结构分析结构电子结构件单元设计结构电子结构件单元制造1231对整体结构进行分析IDTechEx指出，结构电子的代表应用是具有保护结构功能的耐压性电子/电气零件与回路。在汽车中，结构电子元件则可整合于车体与底盘系统内取代传统的汽车车体。2设计结构件单元光电子前照灯的电路组成框图将汽车前照灯电子控制单元设计成结构电子结构件。在承载力条件下对元器件进行布局，在结构单元上得出