從(cóng)減材到(dào)增材：PCB正在走向桌面制造
2021-01-19 11:22
掀起範式轉移一(yī)角
如今，PCB仍采用傳統的減材工(gōng)藝制造，通(tōng)常PCB的整個(gè)表面都鍍有銅，不需要銅的區域則從(cóng)闆上(shàng)蝕刻掉。這就(jiù)像将一(yī)塊木(mù)頭的很多(duō)材料去除掉以得到(dào)所需的形狀和結構，在此過程中有很多(duō)浪費(fèi)。
3D打印-增材制造與減材的方式剛好相(xiàng)反，可以根據需要構建材料，不是先蝕刻掉FR4基闆上(shàng)的銅，而是從(cóng)薄的FR4基闆開(kāi)始，然後用導電(diàn)墨水(shuǐ)添加銅迹線。這帶來了材料的節約，3D打印-增材制造可以減少多(duō)達90％的材料成本和浪費(fèi)，并釋放(fàng)了設計和創新的自(zì)由。而在3D科學谷看(kàn)來，正是這種特點，使得3D打印PCB具備了範式轉移的潛能(néng)。
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(diàn)路(lù)闆可提供：
- 更高(gāo)的闆密度，走線分布在較小(xiǎo)的區域。
- 一(yī)緻的走線定義和走線寬度可以改善信号完整性。
- 更薄，更靈活的電(diàn)路(lù)非常适合可穿戴應用。
- 電(diàn)氣和機(jī)械性能(néng)更加一(yī)緻。
- 具有柔性/剛性電(diàn)路(lù)和變化的走線厚度的電(diàn)子産品具有更好的質量控制。
電(diàn)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(diàn)路(lù)闆是使用各種導電(diàn)墨水(shuǐ)，凝膠和以納米顆粒水(shuǐ)平制造的基材逐層從(cóng)頭開(kāi)始打印的。
根據3D科學谷發布的《3D打印與電(diàn)子産品白(bái)皮書》，電(diàn)子方面的打印機(jī)包括噴墨技(jì)術(shù)，材料擠出技(jì)術(shù)以及Aerosol Jet技(jì)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(zá)性和擠出要求。
l Nano Dimension
根據3D科學谷的了解，2019年(nián)DragonFly Pro 3D打印系統已經制造出世界上(shàng)第一(yī)個(gè)通(tōng)過3D打印的PCB側裝技(jì)術(shù)。DragonFly的精密增材制造系統能(néng)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(néng)力為(wèi)PCB增加了寶貴的空間，從(cóng)本質上(shàng)講，這意味著(zhe)設計工(gōng)程師(shī)可以通(tōng)過在電(diàn)路(lù)闆側面安裝時添加元件(jiàn)來增加電(diàn)路(lù)闆的功能(néng)，而不會(huì)增加PCB本身的尺寸。
DragonFly LDM 打印技(jì)術(shù)是Nano Dimension 于2019年(nián)7月(yuè)24日推出的突破性系統。DragonFly LDM憑借屢獲殊榮的DragonFly Pro系統的功能(néng)，采用了最新的專有專有技(jì)術(shù)，可實現24/7全天候不間斷3D打印。改進之處包括新的高(gāo)級打印頭軟件(jiàn)管理算(suàn)法以及每幾個(gè)小(xiǎo)時自(zì)動清潔打印頭的功能(néng)。
l Voltera
根據3D科學谷的了解，另一(yī)方面在增材制造領域，還(hái)有2D噴墨式打印。這些機(jī)器(qì)使用的打印頭可在平坦的水(shuǐ)平基闆上(shàng)打印導電(diàn)迹線。
Voltera是2D PCB打印領域的領導者之一(yī)，該公司生(shēng)産V-One PCB打印機(jī)。該打印機(jī)可以生(shēng)産雙面PCB原型，分配焊膏，甚至可以用作組件(jiàn)組裝的回流焊爐。
Voltera
V-One中使用的墨水(shuǐ)是90％的銀(yín)，即使在高(gāo)達5 GHz的頻率下(xià)，也非常适合數字和低(dī)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)。将設計加載到(dào)軟件(jiàn)中後，隻需确定闆上(shàng)的2個(gè)功能(néng)部件(jiàn)進行對齊即可完成工(gōng)作。
l Autodesk Fusion 360
需要注意的是這些桌面型PCB 3D打印機(jī)需要與設計實現無縫銜接。
Autodesk Fusion 360的Eagle軟件(jiàn)是一(yī)款強大實用的PCB印刷電(diàn)路(lù)闆設計軟件(jiàn)，軟件(jiàn)包含了原理圖編輯器(qì)、PCB編輯器(qì)和自(zì)動布線器(qì)等模塊。
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2021年(nián)PCB産業(yè)前景
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