從減材到增材：PCB正在走向桌面制造
2021-01-19 11:22
掀起范式轉(zhuǎn)移一角
如今，PCB仍采用傳統(tǒng)的減材工藝制造，通常PCB的整個表面都鍍有銅，不需要銅的區(qū)域則從板上蝕刻掉。這就像將一塊木頭的很多材料去除掉以得到所需的形狀和結(jié)構(gòu)，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反，可以根據(jù)需要構(gòu)建材料，不是先蝕刻掉FR4基板上的銅，而是從薄的FR4基板開始，然后用導(dǎo)電墨水添加銅跡線。這帶來了材料的節(jié)約，3D打印-增材制造可以減少多達90％的材料成本和浪費，并釋放了設(shè)計和創(chuàng)新的自由。而在3D科學(xué)谷看來，正是這種特點，使得3D打印PCB具備了范式轉(zhuǎn)移的潛能。
節(jié)約材料、更環(huán)保
根據(jù)Autodesk-歐特克，采用增材制造工藝制造的電路板可提供：
- 更高的板密度，走線分布在較小的區(qū)域。
- 一致的走線定義和走線寬度可以改善信號完整性。
- 更薄，更靈活的電路非常適合可穿戴應(yīng)用。
- 電氣和機械性能更加一致。
- 具有柔性/剛性電路和變化的走線厚度的電子產(chǎn)品具有更好的質(zhì)量控制。
電子產(chǎn)品有兩種增材制造解決方案-3D打印和2D打印。在3D打印中，電路板是使用各種導(dǎo)電墨水，凝膠和以納米顆粒水平制造的基材逐層從頭開始打印的。
根據(jù)3D科學(xué)谷發(fā)布的《3D打印與電子產(chǎn)品白皮書》，電子方面的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。
硬件與軟件共發(fā)展
PCB的3D打印仍然是非常新的，主要是由于材料復(fù)雜性和擠出要求。
l Nano Dimension
根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，2019年DragonFly Pro 3D打印系統(tǒng)已經(jīng)制造出世界上第一個通過3D打印的PCB側(cè)裝技術(shù)。DragonFly的精密增材制造系統(tǒng)能夠在PCB的頂部，底部和側(cè)面3D打印和焊接元件。這種制造能力為PCB增加了寶貴的空間，從本質(zhì)上講，這意味著設(shè)計工程師可以通過在電路板側(cè)面安裝時添加元件來增加電路板的功能，而不會增加PCB本身的尺寸。
DragonFly LDM 打印技術(shù)是Nano Dimension 于2019年7月24日推出的突破性系統(tǒng)。DragonFly LDM憑借屢獲殊榮的DragonFly Pro系統(tǒng)的功能，采用了最新的專有專有技術(shù)，可實現(xiàn)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管理算法以及每幾個小時自動清潔打印頭的功能。
l Voltera
根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，另一方面在增材制造領(lǐng)域，還有2D噴墨式打印。這些機器使用的打印頭可在平坦的水平基板上打印導(dǎo)電跡線。
Voltera是2D PCB打印領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者之一，該公司生產(chǎn)V-One PCB打印機。該打印機可以生產(chǎn)雙面PCB原型，分配焊膏，甚至可以用作組件組裝的回流焊爐。
Voltera
V-One中使用的墨水是90％的銀，即使在高達5 GHz的頻率下，也非常適合數(shù)字和低功率應(yīng)用。Voltera軟件允許從Autodesk Fusion 360的EAGLE導(dǎo)入現(xiàn)有的CAM文件。將設(shè)計加載到軟件中后，只需確定板上的2個功能部件進行對齊即可完成工作。
l Autodesk Fusion 360
需要注意的是這些桌面型PCB 3D打印機需要與設(shè)計實現(xiàn)無縫銜接。
Autodesk Fusion 360的Eagle軟件是一款強大實用的PCB印刷電路板設(shè)計軟件，軟件包含了原理圖編輯器、PCB編輯器和自動布線器等模塊。
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