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3D打印機(jī)讓PCB制造變得越來越簡單

發(fā)布日期:2019-06-25 23:44人氣:2598

  在一場(chǎng)于美國矽谷舉行、由市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IDTechEx舉辦的技術(shù)研討會(huì)上,有兩家公司展示了能“吐”出小型電路板3D印表機(jī),其他業(yè)者如高通(Qualcomm)則展示了將電子零件放置在塑膠基板上的技術(shù)進(jìn)展。

  惠普(HP)的列印技術(shù)專家James Stasiak表示:“我們將3D列印技術(shù)視為實(shí)現(xiàn)一個(gè)包含上兆感測(cè)器的世界之推手;”他在一場(chǎng)專題演說中表示,傳統(tǒng)電子元件與奈米材料3D列印在新型基板上的結(jié)合,將可因應(yīng)未來物聯(lián)網(wǎng)對(duì)低價(jià)感測(cè)器的需求,而已經(jīng)有廠商如美國業(yè)者Kateeva可提供適合房間尺寸大小的YieldJet噴墨印表機(jī),能制作出OLED元件并能進(jìn)行DNA印刷與其他生物性材料的研究。

  在該研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng),來自以色列的新創(chuàng)公司Nano Dimension的DragonFly 2020 3D印表機(jī)首度在美國亮相,該設(shè)備能制作出20公分(cm)見方、高度約3公厘(mm)、線跡寬度僅80微米(micron)的多層電路板,依層數(shù)不同,所需時(shí)間僅3~20小時(shí)。

  Nano Dimension鎖定的客戶是那些不想等待(通常得需要數(shù)周制作時(shí)間)、而且可接受約5萬美元印表機(jī)成本的電路板使用者;該公司打算在明年的國際消費(fèi)性電子展(CES)開始預(yù)售其3D印表機(jī)產(chǎn)品,并自明年底開始出貨。

  

 

  Nano Dimension的3D印表機(jī)可制作出精致的小型電路板

  Nano Dimension的3D印表機(jī)關(guān)鍵是銀導(dǎo)電油墨以及該公司自家開發(fā)的絕緣油墨,采用Minolta制造的500-nozzle噴頭;就像是其他許多鎖定相同市場(chǎng)的業(yè)者,該公司也正在開發(fā)更廉價(jià)的銅導(dǎo)電油墨,不過如其共同創(chuàng)辦人暨執(zhí)行長Amit Dror所言,到目前為止產(chǎn)業(yè)界還沒有人能克服讓銅避免在列印過程中氧化的問題。

  

 

  以色列新創(chuàng)公司Nano Dimension共同創(chuàng)辦人暨執(zhí)行長Amit Dror與該公司的3D印表機(jī)一同亮相

  HP的Stasiak 表示,像是Nano Dimension 這樣的公司最終可提供比傳統(tǒng)方法成本更低、彈性更大的印刷電路板制作方法;不過他也指出,采用噴墨方式的挑戰(zhàn)之一,是目前技術(shù)僅能提供毫微微升 (femto-liter)的墨滴,使得制作出的電路板線跡相對(duì)較大。

  以擠壓成形技術(shù)制作電路板的3D印表機(jī)

  另一家新創(chuàng)公司Voxel 8則是由美國哈佛大學(xué)(Harvard)實(shí)驗(yàn)室誕生,也展示了一款能制作電路板的3D印表機(jī);不過該設(shè)備并非使用噴墨,而是采用自家開發(fā)的一種牙膏狀材料以擠壓成形(extrusion)方式制作電路板。其材料與制程使Voxel 8的3D印表機(jī)不但能制作塑膠電子元件,也能制作導(dǎo)電元件。

  

 

  Voxel 8共同創(chuàng)辦Michael Bell與該公司的3D印表機(jī)

  Voxel 8共同創(chuàng)辦Michael Bell表示:“我們能制作出傳統(tǒng)印刷電路板(PCB)制程無法制作的東西,像是3D助聽器或是塑膠天線?!盫oxel 8到目前為止已經(jīng)募得1,300萬美元?jiǎng)?chuàng)投資金,其印表機(jī)能制作出6×6×5英寸大小、200微米線跡的電路板,預(yù)計(jì)在明年5月之前可以出貨,售價(jià) 9,000美元;該公司并表示,未來可望將線跡進(jìn)一步縮小到1微米。

  3D印表機(jī)越來越便宜

  還有一家美國業(yè)者Owl Works展示其3D印表機(jī)Morpheus,能制作340×190×330mm、170微米解析度與25~200mm高度的元件;該設(shè)備預(yù)計(jì)明年春天開始銷售,價(jià)格僅500美元,幾乎是目前市面上類似產(chǎn)品的一半。該公司行銷長S.J. Park表示,產(chǎn)品價(jià)格低廉的原因是因?yàn)椴捎幂^低成本的超紫外線光源、液晶螢?zāi)蝗〈渌”頇C(jī)采用的雷射與數(shù)位光處理器。

  

 

  Owl Works行銷長S.J. Park展示其低價(jià)3D印表機(jī)Morpheus

  高通展示以塑膠基板制作之電子元件

  以塑膠基板制作電子元件的技術(shù)又被稱為表面電子元件(surface electronics),高通正在為該類元件尋求應(yīng)用;該公司研究人員Stein Lundby表示:“我們正在試圖為這種相對(duì)較低階的電子元件,定義或創(chuàng)造高價(jià)值的應(yīng)用,希望能利用其優(yōu)于傳統(tǒng)電子元件的尺寸優(yōu)勢(shì)?!?/p>

  Lundby展示了高通打造的原型產(chǎn)品EnFucell,它是一款混合式塑膠電路,結(jié)合藍(lán)牙與加速度計(jì)晶片,看起來就像是一片OK繃,能放進(jìn)高爾夫球桿以量測(cè)使用者的揮桿力道。這種可拋棄式的貼片,采用印刷電路以及能維持一場(chǎng)賽事時(shí)間的電池,將收集到的數(shù)據(jù)傳送至智慧手機(jī)應(yīng)用程式;該一次性使用元件可避免將讓內(nèi)建于球桿的晶片長期處于高爾夫球桿可達(dá)1500G的揮桿力道,那可能是晶片難以耐受的。

  

 

  高通研究人員Stein Lundby展示其塑膠電子元件原型

  

 

  高通開發(fā)的EnFucell元件能與高爾夫球桿結(jié)合

  塑膠LED

  其他在展場(chǎng)上亮相的表面電子元件,包括Nth-Degree展示將LED嵌入塑膠的方案;該公司將推出首款產(chǎn)品--LED燈條與開發(fā)工具,售價(jià)每英尺5美元。Nth-Degree的產(chǎn)品以自家開發(fā)的導(dǎo)電油墨以及專利氮化鎵(gallium nitride) LED技術(shù)所制作,未來打算進(jìn)軍電腦與電視機(jī),做為超薄的背光。

  

 

  Nth-Degree展示將LED嵌入塑膠的方案

  芬蘭的研究機(jī)構(gòu)VTT Technical Research Centre展示了以智慧型手機(jī)透過NFC傳送電源,點(diǎn)亮印刷電路板上8顆LED的技術(shù);這種將未封裝小型LED安裝在印刷電路板的技術(shù),是由該機(jī)構(gòu)的第三方合作夥伴開發(fā)。

  

 

  VTT Technical Research Centre展示以智慧型手機(jī)透過NFC傳送電源,點(diǎn)亮印刷電路板上8顆LED

  此外VTT還展示了塑膠基板與LED結(jié)合的技術(shù),這部分技術(shù)并已經(jīng)獨(dú)立為一家公司Flexbright;該新創(chuàng)公司目前正在測(cè)試產(chǎn)品原型,并號(hào)稱已經(jīng)有一部分潛力客戶。

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