利用臺式噴墨打印機(jī),，使用銀納米墨等導(dǎo)電體墨水和電介質(zhì)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(jī)即將投入實用,。那就是以色列初創(chuàng)企業(yè)Nano Dimension開發(fā)的“DragonFly 2020”(該公司網(wǎng)站)。該公司在日本圖研舉行的“Zuken Innovation World 2016 Yokohama”(10月13～14日在橫濱灣東急酒店舉行)上就這款產(chǎn)品發(fā)表了演講。設(shè)想的產(chǎn)品主要用途是在設(shè)備開發(fā)階段試制印刷電路板,。目前正與客戶企業(yè)測試β版，將于2016年下半年試銷售,，現(xiàn)已開始受理訂單,。
據(jù)介紹，“DragonFly 2020”是外形尺寸100cm×60cm×80cm,、重量80㎏的臺式機(jī),，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(jī)內(nèi)部自動完成，因此只要輸入原來的印刷電路板制造用Gerber數(shù)據(jù),，就會輸出完成的印刷電路板,。
Nano Dimension公司CBO、聯(lián)合創(chuàng)始人兼董事會成員Simon Fried在演講中介紹說,，該打印機(jī)設(shè)想使用銀納米墨作為導(dǎo)電體墨水,。他表示，這種墨水導(dǎo)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(dǎo)電性顆粒,、制造工藝及成分等達(dá)到最佳狀態(tài),，銀納米墨由以色列希伯來大學(xué)(Hebrew University)開發(fā)。另外,，打印機(jī)及軟件也根據(jù)該墨水實施了優(yōu)化,。可形成線寬為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?qū)嶋H產(chǎn)品及大量生產(chǎn)用途，追加鎳納米墨及銅納米墨等低成本材料,。
電介質(zhì)墨的材料未在演講中公布,，不過Fried表示，可實現(xiàn)與目前使用的FR-4同等的介電率及介電正切,。耐熱溫度達(dá)到360℃以上,，還可實現(xiàn)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,。可設(shè)置重疊幾層打印以改變厚度,，設(shè)定得薄時可制造柔性電路板,，設(shè)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(jié)合的電路板。目前正在開發(fā)襯底劑,，目標(biāo)是開發(fā)出在玻璃,、布料等材質(zhì)上印刷的方法。
在物體內(nèi)外進(jìn)行自由的三維布線
這款打印機(jī)不僅可以制造印刷電路板這樣的平面構(gòu)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(LPKF Laser & Electronics)的三維布線形成技術(shù)LDS(Laser Direct Structuring)工藝和美國Optomec公司的Aerosol Jet Printing技術(shù)的例子，表示些客戶要求實現(xiàn)三維布線,，而該公司的技術(shù)在三維物體的外部(表面)和內(nèi)部均可形成自由的布線,。比如，可實現(xiàn)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(xiàn)這種自由的三維布線,，必須要開發(fā)與已有的以二維為基礎(chǔ)的設(shè)計軟件不同的新型軟件,。
Fried列舉了印刷電路板用3D打印機(jī)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(shù)周以上的時間”,。如果使用3D打印機(jī)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(zhǔn),。他特別提到，在產(chǎn)品研發(fā)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(qiáng)烈，而3D打印機(jī)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(yè)都擔(dān)心與這些海外廠商共享設(shè)計數(shù)據(jù)的問題,。量產(chǎn)階段還好說，但開發(fā)項目不同,，很多企業(yè)都希望相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)能夠盡量長時間放在公司內(nèi)部,。
這款3D打印機(jī)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(shù)量來實現(xiàn)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(xiàn)在物體中內(nèi)置布線電路的防水產(chǎn)品,，以及包含布線在內(nèi)直接輸出最終產(chǎn)品,。Fried認(rèn)為“將來的工廠將走向1box化(當(dāng)然并不是真的像箱子那么小)”。