從減材到(dào)增材：PCB正在走向桌面制(zhì)造
2021-01-19 11:22
掀起範式轉移一角
如(rú)今，PCB仍采用(yòng)傳統的(de)減材工(gōng)藝制(zhì)造，通常PCB的(de)整個(gè)表面都(dōu)鍍有(yǒu)銅，不需要銅的(de)區域則從闆上(shàng)蝕刻掉。這就像将一塊木頭的(de)很多材料去除掉以得到(dào)所需的(de)形狀和(hé)結構，在此過程中有(yǒu)很多浪費。
3D打印-增材制(zhì)造與減材的(de)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(shàng)的(de)銅，而是從薄的(de)FR4基闆開(kāi)始，然後用(yòng)導電墨水(shuǐ)添加銅迹線。這帶來了材料的(de)節約，3D打印-增材制(zhì)造可(kě)以減少(shǎo)多達90％的(de)材料成本和(hé)浪費，并釋放(fàng)了設計(jì)和(hé)創新的(de)自由。而在3D科學谷看來，正是這種特點，使得3D打印PCB具備了範式轉移的(de)潛能(néng)。
節約材料、更環保
根據Autodesk-歐特克，采用(yòng)增材制(zhì)造工(gōng)藝制(zhì)造的(de)電路(lù)闆可(kě)提供：
- 更高(gāo)的(de)闆密度，走線分(fēn)布在較小(xiǎo)的(de)區域。
- 一緻的(de)走線定義和(hé)走線寬度可(kě)以改善信号完整性。
- 更薄，更靈活的(de)電路(lù)非常适合可(kě)穿戴應用(yòng)。
- 電氣和(hé)機械性能(néng)更加一緻。
- 具有(yǒu)柔性/剛性電路(lù)和(hé)變化的(de)走線厚度的(de)電子産品具有(yǒu)更好的(de)質量控制(zhì)。
電子産品有(yǒu)兩種增材制(zhì)造解決方案-3D打印和(hé)2D打印。在3D打印中，電路(lù)闆是使用(yòng)各種導電墨水(shuǐ)，凝膠和(hé)以納米顆粒水(shuǐ)平制(zhì)造的(de)基材逐層從頭開(kāi)始打印的(de)。
根據3D科學谷發布的(de)《3D打印與電子産品白皮書(shū)》，電子方面的(de)打印機包括噴墨技術(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(de)3D打印仍然是非常新的(de)，主要是由于材料複雜性和(hé)擠出要求。
l Nano Dimension
根據3D科學谷的(de)了解，2019年DragonFly Pro 3D打印系統已經制(zhì)造出世界上(shàng)第一個(gè)通過3D打印的(de)PCB側裝技術(shù)。DragonFly的(de)精密增材制(zhì)造系統能(néng)夠在PCB的(de)頂部，底部和(hé)側面3D打印和(hé)焊接元件(jiàn)。這種制(zhì)造能(néng)力爲PCB增加了寶貴的(de)空間，從本質上(shàng)講，這意味著(zhe)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)來增加電路(lù)闆的(de)功能(néng)，而不會(huì)增加PCB本身的(de)尺寸。
DragonFly LDM 打印技術(shù)是Nano Dimension 于2019年7月(yuè)24日推出的(de)突破性系統。DragonFly LDM憑借屢獲殊榮的(de)DragonFly Pro系統的(de)功能(néng)，采用(yòng)了最新的(de)專有(yǒu)專有(yǒu)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(de)高(gāo)級打印頭軟件(jiàn)管理(lǐ)算法以及每幾個(gè)小(xiǎo)時自動清潔打印頭的(de)功能(néng)。
l Voltera
根據3D科學谷的(de)了解，另一方面在增材制(zhì)造領域，還有(yǒu)2D噴墨式打印。這些機器(qì)使用(yòng)的(de)打印頭可(kě)在平坦的(de)水(shuǐ)平基闆上(shàng)打印導電迹線。
Voltera是2D PCB打印領域的(de)領導者之一，該公司生産V-One PCB打印機。該打印機可(kě)以生産雙面PCB原型，分(fēn)配焊膏，甚至可(kě)以用(yòng)作組件(jiàn)組裝的(de)回流焊爐。
Voltera
V-One中使用(yòng)的(de)墨水(shuǐ)是90％的(de)銀，即使在高(gāo)達5 GHz的(de)頻率下，也(yě)非常适合數字和(hé)低功率應用(yòng)。Voltera軟件(jiàn)允許從Autodesk Fusion 360的(de)EAGLE導入現有(yǒu)的(de)CAM文(wén)件(jiàn)。将設計(jì)加載到(dào)軟件(jiàn)中後，隻需确定闆上(shàng)的(de)2個(gè)功能(néng)部件(jiàn)進行(xíng)對齊即可(kě)完成工(gōng)作。
l Autodesk Fusion 360
需要注意的(de)是這些桌面型PCB 3D打印機需要與設計(jì)實現無縫銜接。
Autodesk Fusion 360的(de)Eagle軟件(jiàn)是一款強大(dà)實用(yòng)的(de)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(qì)、PCB編輯器(qì)和(hé)自動布線器(qì)等模塊。
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