印刷電路板打樣不求人!Nano Dimension 3D 列印機輕鬆製作多層 PCB

作者 | 發布日期 2016 年 12 月 27 日 18:40 | 分類 3D列印 , 精選 , 零組件 follow us in feedly
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在市場環境快速變遷下,能否迅速回應市場需求、加快產品上市時間,對產品開發者來說無疑是一大考驗。以色列新創公司 Nano Dimension 看準這樣的需求,開發出可印製專業級多層印刷電路板(PCB)的 3D 列印機「Dragonfly 2020」,方便設計開發者自行打樣,不僅能節省成本,也能有效縮短研發時程。




日前在兩年一度的德國慕尼黑電子展(electronica 2016)中,Dragonfly 2020 成為 PCB 展區一大亮點,吸引大批人潮湧進展位詢問了解。Nano Dimension 共同創辦人 Simon Fried 在展會現場說明,業界普遍以委外方式製作 PCB 原樣或小量生產,但往返等待及修改過程所耗費的時間,都將反映在製作成本上,若採用 3D 列印 PCB 原樣便能自行掌握進度、縮短研發週期及降低成本,甚至能避免因委外打樣以致設計外流的風險。

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▲ Nano Dimension 共同創辦人 Simon Fried(圖片來源:《科技新報》攝)

有別於其他列印單層 PCB 的 3D 列印機,Dragonfly 2020 可快速製作專業級多層 PCB,而印製成的 PCB 也如同一般 PCB 能焊接電子零組件。Simon Fried 指出,Dragonfly 2020 結合三大先進技術,包括 3D 噴墨技術、獨家奈米科技噴墨材料以及 3D 軟體。

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▲ Dragonfly 2020 機器尺寸為 100 x 60 x 60 cm,重達 80 kg(圖片來源:《科技新報》攝)

Dragonfly 2020 所採用的噴墨技術,可同時噴出導電(conductive)和絕緣(dielectric)墨水材料,透過堆疊沉積方式依設計逐層噴印、佈線,製作鍍通孔(Plated Through-Hole)、非鍍通孔(Non-Plated Through-Hole),每層之間相互絕緣。

Dragonfly 2020 列印線寬與間距約 90 μm,目前最大可印製尺寸 20 x 20 x 0.3 cm 的多層 PCB 原型,在高度範圍內可印製層數不拘,每層高度需至少 3 μm;解析度為 X 軸 2,160 dpi、Y 軸 2,160 dpi、Z 軸 8,500 dpi。

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▲ 可同時以導電與絕緣墨水材料噴印(圖片來源:Nano Dimension
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▲ 多層 PCB 結構示意圖(圖片來源:Nano Dimension

至於印製專業級多層 PCB 的關鍵,便是 Nano Dimension 所研發的高導電銀奈米粒子墨水「AgCite」,但因成本較高,僅適用於 PCB 打樣或小量生產。此外,搭配特製軟體「Switch」可操控設備及編輯 3D 檔案,亦支援業界常用檔案格式 Gerber、Excellon 等。

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▲ 以 Dragonfly 2020 印製通孔 (圖片來源:《科技新報》攝)
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▲ 3D 列印多層 PCB(圖片來源:《科技新報》攝)
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▲ 3D 列印立體電路板 (圖片來源:《科技新報》攝)

Simon Fried 表示,Dragonfly 2020 為產品開發者提供極高自由度與創新空間,不僅能突破傳統 PCB 設計框架,也能自行打樣製作以節省時間與成本、加速將成品推出市場。不過,現階段仍有些技術問題有待改善解決,包括列印時間、量產問題。雖然 3D 列印 PCB 可縮短委外製作往返交件的時間,但列印時間不算短,以印製 20 x 20 cm 單層 PCB 來說,約需 1 小時左右完成,層數愈多而線路設計愈複雜的 PCB,則花費時間也會相對較久。

正因為列印時間長、銀奈米粒子墨水成本較高等限制,現階段 Dragonfly 2020 還不適合做為量產製造使用,但 Nano Dimension 將持續朝此目標改進,並開發成本較低廉的銅或鎳導電墨水。

目前 Dragonfly 2020 已陸續導入多家企業公司使用,包括以色列軍防公司、德國微處理器解決方案商 PHYTEC;美國軍防科技公司、銀行控股公司、3D 列印商 FATHOM、跨國科技企業等,日後有望持續擴大導入企業使用。

(首圖、圖片來源:《科技新報》攝於「electronica 2016」)

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