随着机电一体化设备设计灵活度、小型化等要求的不断提高,共形电路受到越来越多的关注。共形电路直接附着于机械结构件的壳体表面,常用于医疗设备、汽车电子、航空航天等领域。相比传统电路板或独立导线,共形电路结构功能一体化的特性,大大减少了设备中的独立部件,提高了设备可靠性。随三维模塑互连、3D打印等共形电路成形技术的发展,共形电路的应用领域得到进一步拓展。本文针对复杂三维结构件表面共形电路的成形制备及有机聚合物-金属异种材料连接界面增附这两大难题开展研究工作,提出了一种基于曲面分区的三维共形电路成形新方法及相应的机制;并在此基础上对传统丝网印刷工艺进行改进,获得了一种成本低、效率高、成形能力强、工艺兼容性好的柔性网框丝网印刷新技术;在ZL104铝合金结构件表面,以PUA作为电路绝缘层和保护层材料,采用不同粒径的Ag浆料实际制备出具有复杂三维空间结构的高导电共形电路实物,并将其应用于大功率水下LED灯具的设计制造,实现了灯具的小型化、轻量化和良好的电学性能。本文采用基于曲面分区的柔性网框丝网印刷工艺制造共形电路,充分考虑了承印工件表面的几何特征参数与丝网绷网力之间的关系,能够很好地适应结构体表面曲率的变化。应用此方法,在高斯曲率范围为-2.2×10-3～1.11×10-3 mm-2的结构件表面制造了电路宽度偏差优于±50μm的复杂三维结构共形电路。为保证共形电路在结构件表面良好地附着,本文研究了不同固化程度的PUA绝缘层与Ag导电层界面的微观结构及其对附着性能的影响。结果显示,半固化PUA/nano-Ag界面附近出现PUA与nano-Ag沿垂直于界面方向的相互渗透,增大界面面积,形成了有效的机械互锁,附着力达到ISO0级,界面剪切强度达到5 MPa以上。在这种条件下制备的nano-Ag导电层在高温150℃,72 h加载环境下,没有出现任何剥离、拱曲等缺陷,表现出较高的可靠性。在确保共形电路附着力及电路与结构体之间良好的绝缘性能基础上,本文设计制造出基于三维共形电路的新型大功率水下LED灯具。套筒内壁的共形电路连接多组大功率LED灯珠,灯珠立体布局节省了灯具内部空间、增强了灯具散热性能;利用导光板混合LED灯珠光线并导向出光窗口,同时为出光窗口提供机械支撑,提升灯具耐压性能;整灯出光均匀、可调光,设计最大功率达94 W,最大外径仅为10 cm,陆上重量仅为1 kg;灯具结构简单,装配维修方便,可靠性高。