童程童美少兒編程教育

                                                            少兒編程 > 文章資訊 > 3D打印 > 3D打印機制造多層印刷電路板可用于回流焊

                                                            3D打印機制造多層印刷電路板可用于回流焊

                                                            童程童美 2017-01-19

                                                            利用臺式噴墨打印機,使用銀納米墨等導電體墨水和電介質墨水,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打印機即將投入實用。那就是以色列初創企業NanoDimension開發的“DragonFly2020”。

                                                            摘要

                                                            利用臺式噴墨打印機,使用銀納米墨等導電體墨水和電介質墨水,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打印機即將投入實用。那就是以色列初創企業NanoDimension開發的“DragonFly2020”。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)上就這款產品發表了演講。設想的產品主要用途是在設備開發階段試制印刷電路板。目前正與客戶企業測試β版,將于2016年下半年試銷售,現已開始受理訂單。

                                                            3D打印機制造多層印刷電路板可用于回流焊

                                                            據介紹,“DragonFly2020”是外形尺寸100cm×60cm×80cm、重量80㎏的臺式機,可制造20cm×20cm×0.3cm的印刷電路板。估計這一尺寸可涵蓋目前廣泛使用的多半印刷電路板。另外,樹脂硬化處理等后工序也在打印機內部自動完成,因此只要輸入原來的印刷電路板制造用Gerber數據,就會輸出完成的印刷電路板。

                                                            NanoDimension公司CBO、聯合創始人兼董事會成員SimonFried在演講中介紹說,該打印機設想使用銀納米墨作為導電體墨水。他表示,這種墨水導電性高,甚至可替代銀來使用,可同時滿足信號線和電源線的要求。為了使導電性顆粒、制造工藝及成分等達到最佳狀態,銀納米墨由以色列希伯來大學(HebrewUniversity)開發。另外,打印機及軟件也根據該墨水實施了優化??尚纬删€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。將來還考慮面向實際產品及大量生產用途,追加鎳納米墨及銅納米墨等低成本材料。

                                                            電介質墨的材料未在演講中公布,不過Fried表示,可實現與目前使用的FR-4同等的介電率及介電正切。耐熱溫度達到360℃以上,還可實現回流焊。

                                                            一次打印可制作的厚度最大為3μm。能夠以0.5μm為單位實施控制??稍O置重疊幾層打印以改變厚度,設定得薄時可制造柔性電路板,設定得較厚則可制作剛性高的硬電路板,而局部改變厚度時則可制造軟硬結合的電路板。目前正在開發襯底劑,目標是開發出在玻璃、布料等材質上印刷的方法。

                                                            這款打印機不僅可以制造印刷電路板這樣的平面構造,而且還可制造帶凹凸的立體形狀。Fried舉出了德國樂普科光電公司(LPKFLaser&Electronics)的三維布線形成技術LDS(LaserDirectStructuring)工藝和美國Optomec公司的AerosolJetPrinting技術的例子,表示些客戶要求實現三維布線,而該公司的技術在三維物體的外部(表面)和內部均可形成自由的布線。比如,可實現斜向45度連接的布線,以及三維的線圈和天線。順便提一句,要想實現這種自由的三維布線,必須要開發與已有的以二維為基礎的設計軟件不同的新型軟件。

                                                            Fried列舉了印刷電路板用3D打印機存在需求的兩個主要原因。一是印刷電路板的試制要花費大量時間?!霸谏钲诘脑捇蛟S能馬上拿到手,而在歐洲要花費數周以上的時間”。如果使用3D打印機在自已公司里制造,一晚上的時間便可完成,不需要委托其他公司,也無需花時間報請上司來批準。他特別提到,在產品研發中,與是否為多層電路板相比,客戶希望在1~2小時后而不是1~2天后拿到可立即測試的印刷電路板的需求更強烈,而3D打印機正符合這樣的要求。

                                                            另一個原因在于信息安全問題。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大陸和臺灣的印刷電路板廠商下訂單,但有很多企業都擔心與這些海外廠商共享設計數據的問題。量產階段還好說,但開發項目不同,很多企業都希望相關設計數據能夠盡量長時間放在公司內部。

                                                            這款3D打印機無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,因此容易通過增加噴頭數量來實現大尺寸化及高速化,而且還可輕松操作多種材料。雖然還存在部件安裝問題,但也有可能實現在物體中內置布線電路的防水產品,以及包含布線在內直接輸出最終產品。Fried認為“將來的工廠將走向1box化(當然并不是真的像箱子那么小)”。

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