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用3D打印機(jī)制造多層印刷電路板 可用于回流焊


2016年11月04日 10:19:06來(lái)源:集源電路作者:admin我要評(píng)論(0

    利用臺(tái)式噴墨打印機(jī),使用銀納米墨等導(dǎo)電體墨水和電介質(zhì)墨水,制作多層電路板、柔性電路板乃至三維布線電路板。用于制造這樣的多層印刷電路板的3D打印機(jī)即將投入實(shí)用。那就是以色列初創(chuàng)企業(yè)NanoDimension開(kāi)發(fā)的“DragonFly2020”(該公司網(wǎng)站)。該公司在日本圖研舉行的“ZukenInnovationWorld2016Yokohama”(10月13~14日在橫濱灣東急酒店舉行)上就這款產(chǎn)品發(fā)表了演講。設(shè)想的產(chǎn)品主要用途是在設(shè)備開(kāi)發(fā)階段試制印刷電路板。目前正與客戶企業(yè)測(cè)試β版,將于2016年下半年試銷售,現(xiàn)已開(kāi)始受理訂單。

    據(jù)介紹,“DragonFly2020”是外形尺寸100cm×60cm×80cm、重量80㎏的臺(tái)式機(jī),可制造20cm×20cm×0.3cm的印刷電路板。估計(jì)這一尺寸可涵蓋目前廣泛使用的多半印刷電路板。另外,樹(shù)脂硬化處理等后工序也在打印機(jī)內(nèi)部自動(dòng)完成,因此只要輸入原來(lái)的印刷電路板制造用Gerber數(shù)據(jù),就會(huì)輸出完成的印刷電路板。

    NanoDimension公司CBO、聯(lián)合創(chuàng)始人兼董事會(huì)成員SimonFried在演講中介紹說(shuō),該打印機(jī)設(shè)想使用銀納米墨作為導(dǎo)電體墨水。他表示,這種墨水導(dǎo)電性高,甚至可替代銀來(lái)使用,可同時(shí)滿足信號(hào)線和電源線的要求。為了使導(dǎo)電性顆粒、制造工藝及成分等達(dá)到最佳狀態(tài),銀納米墨由以色列希伯來(lái)大學(xué)(HebrewUniversity)開(kāi)發(fā)。另外,打印機(jī)及軟件也根據(jù)該墨水實(shí)施了優(yōu)化。可形成線寬為50μm的布線,推薦用于布線寬/布線間隔為90μm~100μm/90μm~100μm的布線用途。將來(lái)還考慮面向?qū)嶋H產(chǎn)品及大量生產(chǎn)用途,追加鎳納米墨及銅納米墨等低成本材料。

    電介質(zhì)墨的材料未在演講中公布,不過(guò)Fried表示,可實(shí)現(xiàn)與目前使用的FR-4同等的介電率及介電正切。耐熱溫度達(dá)到360℃以上,還可實(shí)現(xiàn)回流焊。

    一次打印可制作的厚度最大為3μm。能夠以0.5μm為單位實(shí)施控制。可設(shè)置重疊幾層打印以改變厚度,設(shè)定得薄時(shí)可制造柔性電路板,設(shè)定得較厚則可制作剛性高的硬電路板,而局部改變厚度時(shí)則可制造軟硬結(jié)合的電路板。目前正在開(kāi)發(fā)襯底劑,目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出在玻璃、布料等材質(zhì)上印刷的方法。

    在物體內(nèi)外進(jìn)行自由的三維布線

    這款打印機(jī)不僅可以制造印刷電路板這樣的平面構(gòu)造,而且還可制造帶凹凸的立體形狀。Fried舉出了德國(guó)樂(lè)普科光電公司(LPKFLaser&Electronics)的三維布線形成技術(shù)LDS(LaserDirectStructuring)工藝和美國(guó)Optomec公司的AerosolJetPrinting技術(shù)的例子,表示些客戶要求實(shí)現(xiàn)三維布線,而該公司的技術(shù)在三維物體的外部(表面)和內(nèi)部均可形成自由的布線。比如,可實(shí)現(xiàn)斜向45度連接的布線,以及三維的線圈和天線。順便提一句,要想實(shí)現(xiàn)這種自由的三維布線,必須要開(kāi)發(fā)與已有的以二維為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)軟件不同的新型軟件。

    Fried列舉了印刷電路板用3D打印機(jī)存在需求的兩個(gè)主要原因。一是印刷電路板的試制要花費(fèi)大量時(shí)間。“在深圳的話或許能馬上拿到手,而在歐洲要花費(fèi)數(shù)周以上的時(shí)間”。如果使用3D打印機(jī)在自已公司里制造,一晚上的時(shí)間便可完成,不需要委托其他公司,也無(wú)需花時(shí)間報(bào)請(qǐng)上司來(lái)批準(zhǔn)。他特別提到,在產(chǎn)品研發(fā)中,與是否為多層電路板相比,客戶希望在1~2小時(shí)后而不是1~2天后拿到可立即測(cè)試的印刷電路板的需求更強(qiáng)烈,而3D打印機(jī)正符合這樣的要求。

    另一個(gè)原因在于信息安全問(wèn)題。由于歐洲等地的印刷電路板廠商較少,因此需求方大多向中國(guó)大陸和臺(tái)灣的印刷電路板廠商下訂單,但有很多企業(yè)都擔(dān)心與這些海外廠商共享設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的問(wèn)題。量產(chǎn)階段還好說(shuō),但開(kāi)發(fā)項(xiàng)目不同,很多企業(yè)都希望相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)能夠盡量長(zhǎng)時(shí)間放在公司內(nèi)部。

    這款3D打印機(jī)無(wú)需鉆頭及焊料掩模即可制造具備通孔的多層電路板。由于是噴墨打印方式,因此容易通過(guò)增加噴頭數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)大尺寸化及高速化,而且還可輕松操作多種材料。雖然還存在部件安裝問(wèn)題,但也有可能實(shí)現(xiàn)在物體中內(nèi)置布線電路的防水產(chǎn)品,以及包含布線在內(nèi)直接輸出最終產(chǎn)品。Fried認(rèn)為“將來(lái)的工廠將走向1box化(當(dāng)然并不是真的像箱子那么小)”。

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