一項新的技術將很快被用于大規(guī)模的制造移動設備天線,這種工藝可以顯著降低工業(yè)生產的成本。這項新的技術是基于標準FDM制造方式,除此之外不在需要其他的特殊添加劑或涂料;跉馊苣z噴射(Aerosol Jet)技術,在數字化打印共型天線時使用的是具有導電性的納米銀墨水。
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3D打印電路
2013-6-11 10:34 上傳
打印共形天線
一種新的技術很快將被用于大規(guī)模制造移動設備的天線,而且可以顯著降低天線的工業(yè)生產成本。這項新的技術是基于標準FDM制造方式,除此之外不再需要任何其他特殊的添加劑和涂料。基于氣溶膠噴射(Aerosol Jet)技術,在數字化打印共型天線時使用的是具有導電性的納米銀墨水。在打印過程中可以精確的控制堆積物的位置、形狀以及厚度,使得產品的光潔度看起來就像經過了表面處理一樣,這樣可以保證天線優(yōu)良的性能。而且在制作過程中不會使用電鍍或者其他對環(huán)境有害的物質。
移動設備的天線包括:LTE、NFC、GPS、Wifi、WLAN和BT,這些都可以通過氣溶膠噴射技術進行制造。一家世界頂級的手機零件供應商對氣溶膠噴射技術制造的每種天線都做過測試,并且證實其性能和其他工藝制造的天線相差無幾。氣溶膠噴射技術的打印過程是可擴展的,它可以允許一臺機器同時打印4種天線。這種機器一周可以打印大約30,000個面積在300mm2左右的標準天線。
視頻1:氣溶膠噴射技術打印雙頻天線
用于航空的3D打印電子產品
由于軍事和其他用戶特殊的需求,使得我們不得不在更小的空間內增加更多的功能。這些需求推動了先進制造技術的發(fā)展,要求集成電路的封裝更加緊密。而氣溶膠噴射技術具有將電路直接打印到物體3維表面上的獨特能力,比如一部手機或者一段機翼,因此氣溶膠噴射技術絕對是減小設備尺寸和重量的理想方案。
通常電學材料都包括:導體、絕緣體、電阻和半導體,而通過氣溶膠噴射系統處理過的特殊墨水完全可以打印出共形傳感器、天線、電磁屏蔽線和其他有源或無源器件。
如今在制作一部電子產品時,PCB板和產品主體是分開制作并通過導線連接的,而這種將電子器件直接打印在產品表面或產品內部的方式相當于將產品主體作為PCB板的基板,PCB板和產品主體合二為一,這無疑大大縮小了產品的重量和尺寸,當然也簡化了裝配流程。同時還可以增加產品的性能,比如通過在產品主體上打印天線,從而消除突出的天線所帶來的空氣阻力的問題。
視頻2:3D打印無人機機翼
這個例子中,通過氣溶膠噴射技術直接將共形傳感器、天線、電源和信號電路打印在了一架無人機的機翼上。這個機翼則是通過Stratasys 3D打印出來的。而電路和傳感器的設計是由 Aurora Flight Sciences (一個無人機供應商)贊助。
三維互連技術在系統級封裝(Sip)中的作用
氣溶膠噴射系統噴出的高速、稠密的霧氣非常適用于打印系統級封裝(Sip)中的連線。由于氣溶膠噴射系統的工作原理和FDM 3打印機一樣,因此在應對系統級封裝中一摞芯片間的垂直連線時具有天然的適應性,應為可以隨意調節(jié)Z軸也就是垂直方向的高度。
標準的3D打印導線在25到30微米寬,厚度5微米以上。如果按每根導線大約在1.5 mm的長度計算,一個噴頭一小時大約能生產5,000根這樣的導線。氣溶膠噴射系統具有很高的可擴展性,它可以同時支持2、3、5或者更多的噴頭,根據剛才的導線尺寸,這套系統可達到每小時25,000根導線的產量甚至更多。
而且所有打印噴頭上都裝備有快門式開關,可以迅速的打開、關閉噴頭。該系統可以提供12小時以上的連續(xù)打印,理論上只要墨水沒有用完,打印就可以持續(xù)。
視頻3:3D打印Sip中的金屬連線
打印,不局限于平整表面
由于軍事和其他特殊性的需求,使得我們不得不在更小的空間內增加更多的功能。這些需求推動了3D打印電路的進步。系統級封裝(Sip)不僅應用在智能手機和移動設備上,還用于共形傳感器、天線和太空設備的EMI電磁防護上,而這些都可通過氣溶膠噴射打印技術實現。
得益于氣溶膠噴射技術的獨特能力,即使在不平整的表面也可以打印出規(guī)整的線路,這使得在三維物體表面上打印完整的功能電路成為可能。系統運行時噴頭在距離打印表面5mm處噴出高速的氣溶膠,其中主要的沉積物可以被印刷到傾斜60度角范圍內的目標表面上,而不用調整噴頭角度。
如果要在更加傾斜的表面上打印,只要調整噴頭即可?蛻艨梢愿鶕约旱奶厥庑枰ジ脑煳覀兊南到y,比如為噴頭增加4到5軸的運動控制組件。
視頻4:6軸3D打印系統
氣溶膠噴射式3D打印
Neotech Services,一家專門從事為先進制造業(yè)提供服務和解決方案的公司,他們基于氣溶膠噴射技術設計了一款6軸3D打印設備;谶@個設備,Neotech計劃將氣溶膠噴射技術繼續(xù)完善,使它可以真正的3D打印電路。
目前已經制作出的設備可以在復雜的共形表面上打印,而且它將很快被用于集成傳感器,MID電路和智能應用器件的研發(fā)。最終他們的目標市場定位在汽車、工業(yè)和航天領域。
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