Nano Dimension 3D 打印機(jī)輕松制作多層 PCB

在市場(chǎng)環(huán)境快速變遷下，能否迅速回應(yīng)市場(chǎng)需求、加快產(chǎn)品上市時(shí)間，對(duì)產(chǎn)品開發(fā)者來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一大考驗(yàn)。以色列新創(chuàng)公司 Nano Dimension 看準(zhǔn)這樣的需求，開發(fā)出可印制專業(yè)級(jí)多層印刷電路板（PCB）的 3D 打印機(jī)“Dragonfly 2020”，方便設(shè)計(jì)開發(fā)者自行打樣，不僅能節(jié)省成本，也能有效縮短研發(fā)時(shí)程。

　　日前在兩年一度的德國(guó)慕尼黑電子展（electronica 2016）中，Dragonfly 2020 成為 PCB 展區(qū)一大亮點(diǎn)，吸引大批人潮涌進(jìn)展位詢問(wèn)了解。Nano Dimension 共同創(chuàng)辦人 Simon Fried 在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)說(shuō)明，業(yè)界普遍以委外方式制作 PCB 原樣或小量生產(chǎn)，但往返等待及修改過(guò)程所耗費(fèi)的時(shí)間，都將反映在制作成本上，若采用 3D 打印 PCB 原樣便能自行掌握進(jìn)度、縮短研發(fā)周期及降低成本，甚至能避免因委外打樣以致設(shè)計(jì)外流的風(fēng)險(xiǎn)。

▲ Nano Dimension 共同創(chuàng)辦人 Simon Fried（圖片來(lái)源：《科技新報(bào)》攝）

　　有別于其他打印單層 PCB 的 3D 打印機(jī)，Dragonfly 2020 可快速制作專業(yè)級(jí)多層 PCB，而印制成的 PCB 也如同一般 PCB 能焊接電子零部件。Simon Fried 指出，Dragonfly 2020 結(jié)合三大先進(jìn)技術(shù)，包括 3D 噴墨技術(shù)、獨(dú)家納米科技噴墨材料以及 3D 軟件。

▲ Dragonfly 2020 機(jī)器尺寸為 100 x 60 x 60 cm，重達(dá) 80 kg（圖片來(lái)源：《科技新報(bào)》攝）

　　Dragonfly 2020 所采用的噴墨技術(shù)，可同時(shí)噴出導(dǎo)電（conductive）和絕緣（dielectric）墨水材料，透過(guò)堆疊沉積方式依設(shè)計(jì)逐層噴印、布線，制作鍍通孔（Plated Through-Hole）、非鍍通孔（Non-Plated Through-Hole），每層之間相互絕緣。

　　Dragonfly 2020 打印線寬與間距約 90 μm，目前最大可印制尺寸 20 x 20 x 0.3 cm 的多層 PCB 原型，在高度范圍內(nèi)可印制層數(shù)不拘，每層高度需至少 3 μm；分辨率為 X 軸 2,160 dpi、Y 軸 2,160 dpi、Z 軸 8,500 dpi。

▲ 可同時(shí)以導(dǎo)電與絕緣墨水材料噴印（圖片來(lái)源：Nano Dimension）

▲ 多層 PCB 結(jié)構(gòu)示意圖（圖片來(lái)源：Nano Dimension）

　　至于印制專業(yè)級(jí)多層 PCB 的關(guān)鍵，便是 Nano Dimension 所研發(fā)的高導(dǎo)電銀納米粒子墨水“AgCite”，但因成本較高，僅適用于 PCB 打樣或小量生產(chǎn)。此外，搭配特制軟件“Switch”可操控設(shè)備及編輯 3D 檔案，亦支持業(yè)界常用檔案格式 Gerber、Excellon 等。

▲ 以 Dragonfly 2020 印制通孔 （圖片來(lái)源：《科技新報(bào)》攝）

▲ 3D 打印多層 PCB（圖片來(lái)源：《科技新報(bào)》攝）

▲ 3D 打印立體電路板 （圖片來(lái)源：《科技新報(bào)》攝）

　　Simon Fried 表示，Dragonfly 2020 為產(chǎn)品開發(fā)者提供極高自由度與創(chuàng)新空間，不僅能突破傳統(tǒng) PCB 設(shè)計(jì)框架，也能自行打樣制作以節(jié)省時(shí)間與成本、加速將成品推出市場(chǎng)。不過(guò)，現(xiàn)階段仍有些技術(shù)問(wèn)題有待改善解決，包括打印時(shí)間、量產(chǎn)問(wèn)題。雖然 3D 打印 PCB 可縮短委外制作往返交件的時(shí)間，但打印時(shí)間不算短，以印制 20 x 20 cm 單層 PCB 來(lái)說(shuō)，約需 1 小時(shí)左右完成，層數(shù)愈多而線路設(shè)計(jì)愈復(fù)雜的 PCB，則花費(fèi)時(shí)間也會(huì)相對(duì)較久。

　　正因?yàn)榇蛴r(shí)間長(zhǎng)、銀納米粒子墨水成本較高等限制，現(xiàn)階段 Dragonfly 2020 還不適合做為量產(chǎn)制造使用，但 Nano Dimension 將持續(xù)朝此目標(biāo)改進(jìn)，并開發(fā)成本較低廉的銅或鎳導(dǎo)電墨水。

　　目前 Dragonfly 2020 已陸續(xù)導(dǎo)入多家企業(yè)公司使用，包括以色列軍防公司、德國(guó)微處理器解決方案商 PHYTEC；美國(guó)軍防科技公司、銀行控股公司、3D 打印商 FATHOM、跨國(guó)科技企業(yè)等，日后有望持續(xù)擴(kuò)大導(dǎo)入企業(yè)使用。