從(cóng)減材到增材：PCB正在走向桌面制造
2021-01-19 11:22
掀起範式轉移一角
如(rú)今，PCB仍采用傳統的減材工(gōng)藝制造，通常PCB的整個表面都(dōu)鍍有銅，不需要銅的區域則從(cóng)闆上蝕刻掉。這就(jiù)像将一塊木頭的很多材料去(qù)除掉以得(de)到所需的形狀和結構，在此過程中有很多浪費。
3D打印-增材制造與減材的方式剛好相(xiàng)反，可(kě)以根據需要構建材料，不是先蝕刻掉FR4基闆上的銅，而是從(cóng)薄的FR4基闆開始，然後用導電墨水添加銅迹線。這帶來(lái)了材料的節約，3D打印-增材制造可(kě)以減少多達90％的材料成本和浪費，并釋放(fàng)了設計(jì)和創新的自(zì)由。而在3D科(kē)學谷看(kàn)來(lái)，正是這種特點，使得(de)3D打印PCB具備了範式轉移的潛能。
節約材料、更環保
根據Autodesk-歐特克，采用增材制造工(gōng)藝制造的電路(lù)闆可(kě)提供：
- 更高的闆密度，走線分(fēn)布在較小的區域。
- 一緻的走線定義和走線寬度可(kě)以改善信号完整性。
- 更薄，更靈活的電路(lù)非常适合可(kě)穿戴應用。
- 電氣和機(jī)械性能更加一緻。
- 具有柔性/剛性電路(lù)和變化的走線厚度的電子産品具有更好的質量控制。
電子産品有兩種增材制造解決方案-3D打印和2D打印。在3D打印中，電路(lù)闆是使用各種導電墨水，凝膠和以納米顆粒水平制造的基材逐層從(cóng)頭開始打印的。
根據3D科(kē)學谷發布的《3D打印與電子産品白(bái)皮書(shū)》，電子方面的打印機(jī)包括噴墨技術(shù)，材料擠出技術(shù)以及Aerosol Jet技術(shù)等。
硬件(jiàn)與軟件(jiàn)共發展
PCB的3D打印仍然是非常新的，主要是由于材料複雜性和擠出要求。
l Nano Dimension
根據3D科(kē)學谷的了解，2019年(nián)DragonFly Pro 3D打印系統已經制造出世界上第一個通過3D打印的PCB側裝技術(shù)。DragonFly的精密增材制造系統能夠在PCB的頂部，底部和側面3D打印和焊接元件(jiàn)。這種制造能力爲PCB增加了寶貴的空間，從(cóng)本質上講，這意味着設計(jì)工(gōng)程師(shī)可(kě)以通過在電路(lù)闆側面安裝時添加元件(jiàn)來(lái)增加電路(lù)闆的功能，而不會增加PCB本身(shēn)的尺寸。
DragonFly LDM 打印技術(shù)是Nano Dimension 于2019年(nián)7月24日(rì)推出的突破性系統。DragonFly LDM憑借屢獲殊榮的DragonFly Pro系統的功能，采用了最新的專有專有技術(shù)，可(kě)實現24/7全天候不間斷3D打印。改進之處包括新的高級打印頭軟件(jiàn)管理(lǐ)算法以及每幾個小時自(zì)動清潔打印頭的功能。
l Voltera
根據3D科(kē)學谷的了解，另一方面在增材制造領域，還(hái)有2D噴墨式打印。這些機(jī)器使用的打印頭可(kě)在平坦的水平基闆上打印導電迹線。
Voltera是2D PCB打印領域的領導者之一，該公司生(shēng)産V-One PCB打印機(jī)。該打印機(jī)可(kě)以生(shēng)産雙面PCB原型，分(fēn)配焊膏，甚至可(kě)以用作(zuò)組件(jiàn)組裝的回流焊爐。
Voltera
V-One中使用的墨水是90％的銀，即使在高達5 GHz的頻率下，也非常适合數字和低功率應用。Voltera軟件(jiàn)允許從(cóng)Autodesk Fusion 360的EAGLE導入現有的CAM文件(jiàn)。将設計(jì)加載到軟件(jiàn)中後，隻需确定闆上的2個功能部件(jiàn)進行對齊即可(kě)完成工(gōng)作(zuò)。
l Autodesk Fusion 360
需要注意的是這些桌面型PCB 3D打印機(jī)需要與設計(jì)實現無縫銜接。
Autodesk Fusion 360的Eagle軟件(jiàn)是一款強大(dà)實用的PCB印刷電路(lù)闆設計(jì)軟件(jiàn)，軟件(jiàn)包含了原理(lǐ)圖編輯器、PCB編輯器和自(zì)動布線器等模塊。
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2021年(nián)PCB産業前景