11
2025
-
03
知识解读丨陶瓷3D 打印电路板的研究进展与未来展望
作者：
随着电子元件小型化、高集成度和高性能需求的迅猛增长，陶瓷电路板CCB（Ceramic Circuit Board）因其优异的导热性、耐高温性及力学性能，成为替代传统印刷电路板的重要候选。然而，传统CCB制造流程存在工艺复杂、材料浪费与分辨率较低等问题，无法满足绿色高精密电路与快速原型设计的需求。陶瓷3D打印技术凭借快速成型、高精度和复杂几何结构制造等优势，被引入 CCB 制造中，以克服传统方法的局限性，实现陶瓷基底和导电图案的高效制备。本文主要为大家介绍陶瓷3D打印CCB陶瓷基底、导电图案共2个部分。
一.3D 打印技术制作陶瓷基底
CCB陶瓷基底的制备通常采用浆料流延、粉末干压等传统工艺，但制造复杂形状的基板较为困难，因此一些研究尝试引入3D打印技术，以提高制造效率并增强设计自由度。其中，墨水直写（DIW）技术作为一种基于挤出的3D打印方式，通过将陶瓷浆料以剪切变稀的形式挤出沉积，并利用加热、光固化等方法增强形状保持性。DIW技术具有材料兼容性强、成本低的优势，适用于多材料和复杂结构的制造，但受限于喷头精度，打印出的陶瓷基底表面较为粗糙。有研究利用DIW技术制作LTCC生片，并探究了打印和烧结参数对成形的影响；也有工作使用β-Bi₂Mo₂O₉陶瓷粉末配制浆料，通过DIW打印并烧结，成功获得陶瓷基底。
DIW技术制作的不同尺寸LTCC基片以及β-Bi₂Mo₂O₉陶瓷基底
喷墨打印（IJP）是一种无接触材料沉积技术，分为连续喷墨和按需喷墨两类。一些研究基于商业纳米陶瓷墨水，使用IJP技术打印氧化铝生坯，并通过后续工艺获得三维基板；有研究采用光敏树脂稳定的SiO₂-H₃BO₃纳米墨水，在聚四氟乙烯网上以300 dpi的精度打印超过20小时，并利用紫外固化确保打印精度达60 μm。IJP技术减少了传统CCB制造中的流延、打孔、叠层等工艺流程，能够快速制备带有一定结构的陶瓷基底，但在曲面打印方面仍存在一定技术限制。
IJP 技术打印的陶瓷基底
光固化3D打印技术（如SLA、DLP、CLIP等）因其高精度和良好的表面质量，被引入陶瓷基底的制造过程。有研究基于改进的DLP技术，成功制作了空心、薄壁等复杂结构的陶瓷基底；也有研究利用DLP打印复杂曲面的氧化铝陶瓷基底，并结合激光预活化与化学镀铜技术，使基底表面实现选择性金属化，进而制作出导电图案和电子器件。这些研究表明，光固化技术在制造复杂形状的CCB陶瓷基底方面具有很大的应用潜力。
DLP陶瓷3D技术制作的叶轮模型及各种激光预活化、化学镀铜相结合的陶瓷器件
二.3D打印技术制造
在CCB（Ceramic Circuit Board）的制造中，除了基底材料，导电图案的精确制造同样关键。然而，传统方法难以在烧结后的陶瓷基板上实现高精度导电图案，而多层CCB的导电层通常需在未烧结生片上加工，精度仍受限。因此，3D打印技术被引入，以提升导电图案的制造精度和效率。
DIW技术在导电图案制造中的应用
墨水直写（DIW）技术因其对高黏度材料的适应性，被用于CCB导电图案的制造。有研究利用DIW在LTCC生片上打印商业金墨，并制作100 μm线宽的测试电路；另一项研究开发了一种石墨烯-纤维素-多巴胺复合铜墨，在氧化铝基底上打印高温传感器并测试其电阻随温度变化的特性。然而，DIW技术在制造高精度导电图案方面受限，主要因为分辨率较低，难以满足高精密电路的需求。
基于DIW技术在陶瓷生片上制作导电图案并在烧结后测试连续性
激光直写工艺制作导电图案
激光直写技术通过将含有导电材料的溶液分散在透明衬底上形成“色带”，然后使用短脉冲紫外激光将材料转移至基板上。有研究表明，该方法可实现10~100 μm的线宽，并在杜邦951生片上成功制作50 μm线宽的银浆导电图案。该工艺具备高精度和多材料兼容性，但在材料回收方面仍存在挑战。
EFD 技术制作陶瓷基底导电图案
IJP技术在CCB导电图案制造中的应用
喷墨打印（IJP）技术由于具备高度数字化控制和非接触式沉积能力，在CCB导电图案制造中也得到应用。有研究通过IJP在氧化铝和陶瓷玻璃基底上沉积银墨，并在氩气-氢气环境中退火后得到400 μm线宽的导电图案；另一项研究采用21%银含量的纳米悬浮液，在700°C烧结后得到446 μm线宽的银线，电阻率达1.68×10⁻⁸ Ω·m，接近纯银。尽管IJP技术可精准控制墨滴尺寸，但受限于陶瓷基底的粗糙度和适用墨水的低固含量，需多次打印才能形成连续图案，而这又影响了最终精度。
IJP技术制作陶瓷基导电图案
三.结语
3D打印技术的引入，使陶瓷基底和导电图案的制备更加高效精准。DIW、IJP、DLP等3D打印方法在CCB制造中的应用各具优势，其中DIW适用于高黏度材料，但精度受限；IJP可精准控制沉积过程，但受固含量和打印层数限制；DLP等光固化技术则在复杂结构制造方面表现突出。此外，激光直写、DIW及电场驱动喷射沉积（EFD）等技术也在导电图案制造中展现出广阔应用前景。未来，随着材料科学和打印工艺的优化，陶瓷3D打印技术将进一步推动高性能CCB的智能制造，为电子行业提供更高效、环保的解决方案
相关新闻
立即咨询
如果您对我们的产品感兴趣，请留下您的电子邮件，我们将尽快与您联系，谢谢！
深圳地址：广东省深圳市龙岗区留学人员创业园1园120房间 佛山地址：广东省佛山市南海区大沥镇盐步穗盐西路92号a栋304-1