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,吸引大批人潮涌進展位詢問了解。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制作 PCB 原樣或小量生產,但往返等待及修改過程所耗費的時間,都將反映在制作成本上,若采用 3D 打印 PCB 原樣便能自行掌握進度、縮短研發周期及降低成本,甚至能避免因委外打樣以致設計外流的風險。

▲ Nano Dimension 共同創辦人 Simon Fried(圖片來源:《科技新報》攝)
有別于其他打印單層 PCB 的 3D 打印機,Dragonfly 2020 可快速制作專業級多層 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 結合三大先進技術,包括 3D 噴墨技術、獨家納米科技噴墨材料以及 3D 軟件。

▲ 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 所采用的噴墨技術,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、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,在高度范圍內可印制層數不拘,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。

▲ 可同時以導電與絕緣墨水材料噴印(圖片來源:Nano Dimension)

▲ 多層 PCB 結構示意圖(圖片來源:Nano Dimension)
至于印制專業級多層 PCB 的關鍵,便是 Nano Dimension 所研發的高導電銀納米粒子墨水“AgCite”,但因成本較高,僅適用于 PCB 打樣或小量生產。此外,搭配特制軟件“Switch”可操控設備及編輯 3D 檔案,亦支持業界常用檔案格式 Gerber、Excellon 等。

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

▲ 3D 打印多層 PCB(圖片來源:《科技新報》攝)

▲ 3D 打印立體電路板 (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,也能自行打樣制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,包括打印時間、量產問題。雖然 3D 打印 PCB 可縮短委外制作往返交件的時間,但打印時間不算短,以印制 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復雜的 PCB,則花費時間也會相對較久。
正因為打印時間長、銀納米粒子墨水成本較高等限制,現階段 Dragonfly 2020 還不適合做為量產制造使用,但 Nano Dimension 將持續朝此目標改進,并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 打印商 FATHOM、跨國科技企業等,日后有望持續擴大導入企業使用。
 
 
 
 
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