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可制造20cm×20cm×0.3cm的印刷电路板,日本山形大学

2019-09-20 13:48

www.4858.com,导读:日本山形大学开发3D曲面电路印刷技术,用软橡皮布转印导电墨水。该研究中心还开发了在厚1μm以下的极薄薄膜上印刷电路的技术,并且还可将该薄膜粘贴到三维曲面上。
日本山形大学开发3D曲面电路印刷技术,用软橡皮布转印导电墨水。日本山形大学有机电子中心教授时任静士开发出了通过在三维表面上印刷具有导电性的墨水来形成布线的技术。利用印刷来形成电子电路的技术在设备初期投资、材料使用量、能耗及生产效率等方面具有优势,作为电子器件的制造方法越来越受关注,但该技术原来于在二维平面上使用。

利用台式喷墨打印机,使用银纳米墨等导电体墨水和电介质墨水,制作多层电路板、柔性电路板乃至三维布线电路板。用于制造这样的多层印刷电路板的3D打印机即将投入实用。那就是以色列初创企业Nano Dimension开发的“DragonFly 2020”。该公司在日本图研举行的“Zuken Innovation World 2016 Yokohama”(10月13~14日在横滨湾东急酒店举行)上就这款产品发表了演讲。设想的产品主要用途是在设备开发阶段试制印刷电路板。目前正与客户企业测试β版,将于2016年下半年试销售,现已开始受理订单。 据介绍,“DragonFly 2020”是外形尺寸100cm×60cm×80cm、重量80㎏的台式机,可制造20cm×20cm×0.3cm的印刷电路板。估计这一尺寸可涵盖目前广泛使用的多半印刷电路板。另外,树脂硬化处理等后工序也在打印机内部自动完成,因此只要输入原来的印刷电路板制造用Gerber数据,就会输出完成的印刷电路板。 Nano Dimension公司CBO、联合创始人兼董事会成员Simon Fried在演讲中介绍说,该打印机设想使用银纳米墨作为导电体墨水。他表示,这种墨水导电性高,甚至可替代银来使用,可同时满足信号线和电源线的要求。为了使导电性颗粒、制造工艺及成分等达到*佳状态,银纳米墨由以色列希伯来大学(Hebrew University)开发。另外,打印机及软件也根据该墨水实施了优化。可形成线宽为50μm的布线,推荐用于布线宽/布线间隔为90μm~100μm/90μm~100μm的布线用途。将来还考虑面向实际产品及大量生产用途,追加镍纳米墨及铜纳米墨等低成本材料。 电介质墨的材料未在演讲中公布,不过Fried表示,可实现与目前使用的FR-4同等的介电率及介电正切。耐热温度达到360℃以上,还可实现回流焊。 一次打印可制作的厚度*大为3μm。能够以0.5μm为单位实施控制。可设置重叠几层打印以改变厚度,设定得薄时可制造柔性电路板,设定得较厚则可制作刚性高的硬电路板,而局部改变厚度时则可制造软硬结合的电路板。目前正在开发衬底剂,目标是开发出在玻璃、布料等材质上印刷的方法。 在物体内外进行自由的三维布线 这款打印机不仅可以制造印刷电路板这样的平面构造,而且还可制造带凹凸的立体形状。Fried举出了德国乐普科光电公司(LPKF Laser & Electronics)的三维布线形成技术LDS(Laser Direct Structuring)工艺和美国Optomec公司的Aerosol Jet Printing技术的例子,表示些客户要求实现三维布线,而该公司的技术在三维物体的外部和内部均可形成自由的布线。比如,可实现斜向45度连接的布线,以及三维的线圈和天线。顺便提一句,要想实现这种自由的三维布线,必须要开发与已有的以二维为基础的设计软件不同的新型软件。 Fried列举了印刷电路板用3D打印机存在需求的两个主要原因。一是印刷电路板的试制要花费大量时间。“在深圳的话或许能马上拿到手,而在欧洲要花费数周以上的时间”。如果使用3D打印机在自已公司里制造,一晚上的时间便可完成,不需要委托其他公司,也无需花时间报请上司来批准。他特别提到,在产品研发中,与是否为多层电路板相比,客户希望在1~2小时后而不是1~2天后拿到可立即测试的印刷电路板的需求更强烈,而3D打印机正符合这样的要求。 另一个原因在于信息安全问题。由于欧洲等地的印刷电路板厂商较少,因此需求方大多向中国大陆和台湾的印刷电路板厂商下订单,但有很多企业都担心与这些海外厂商共享设计数据的问题。量产阶段还好说,但开发项目不同,很多企业都希望相关设计数据能够尽量长时间放在公司内部。 这款3D打印机无需钻头及焊料掩模即可制造具备通孔的多层电路板。由于是喷墨打印方式,因此容易通过增加喷头数量来实现大尺寸化及高速化,而且还可轻松操作多种材料。虽然还存在部件安装问题,但也有可能实现在物体中内置布线电路的防水产品,以及包含布线在内直接输出*终产品。Fried认为“将来的工厂将走向1box化(当然并不是真的像箱子那么小)”。

随着智能手机、平板电脑都移动终端设备的发展,电子印刷已经成为印刷行业的新的利益增长点。很多企业都加快该技术的研发。近日,日本凸版资讯公司就研发出了在智能手机等机身上直接印刷电路的技术,以促进电子印刷的发展。
电子印刷就是应用印刷技术的电子线路制作技术,它包括PCB、OLED、LCD、LED,TFTC还有新的RFID。人们一直在探索是否有一种方法,可以像印刷报纸那样大批量地印制各种电子元器件和电子线路,以此来降低电子产品的制造成,从而实现普及化。就这样,印刷电子技术就应运而生。

该研究中心还开发了在厚1μm以下的极薄薄膜上印刷电路的技术,并且还可将该薄膜粘贴到三维曲面上。

随着移动互联网时代的到来,全球印刷电子市场规模到2017年或将达到3300亿美元,规模也逐渐扩大,在整个市场中的成长备受瞩目。电子印刷迎来了发展的黄金时期,那么技术环节自然不能落下,近日,日本凸版资讯公司就研发出了新技术。

如果能够在曲面以及带凹凸的表面上印刷电子电路,该技术的用途便可进一步扩大。“比如,在汽车及飞机控制台部分形成曲面的触摸面板,或者通过在部件表面印刷布线来取代线束,有望形成巨大市场”。

据外媒报道,日本凸版资讯公司日前开发出了在智能手机等机身上直接印刷电路的技术。该技术可将制成打印墨水状的导电性金属通过喷涂的方式制作电路。由于可减少手机等需安装的电子零部件的数量,将有助于实现终端产品的轻薄化和小型化。此外,由于可在阶梯面和曲面部分印刷电路,该技术还将可以应用于“可穿戴式终端”,即实现将手表与眼镜以及智能手机融为一体,佩戴在身上使用。

此外还可用于其他多种用途,比如,在智能手机机壳上形成天线,形成圆顶状三维天线,形成电磁屏蔽,以及在各种容器表面形成电路,等等。

该技术有望在2015年投入实际应用。在纸张和不耐热薄膜上制造电子电路的技术被称为“印刷布线”技术。用于智能手机机身部分的聚碳酸酯树脂的耐热性能一般在摄氏80度以下。而凸版资讯的这项技术可在不超过树脂耐热温度的情况下印刷电路。

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