Optomec新款電子電路3D打印機(jī)Aerosol Jet HD2，精度可達(dá)10微米

2021年1月20日，南極熊獲悉，氣溶膠噴射打印(AJP)和定向能量沉積(DED)3D打印機(jī)開發(fā)商Optomec發(fā)布了最新的電子電路3D打印機(jī)：Aerosol Jet HD2。

Optomec的新產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)將互連器件3D打印到基板上，不過現(xiàn)在的精度和速度比以前更高。HD2還能夠制造出具有更高頻的電路板，或可應(yīng)用到信號中繼或汽車?yán)走_(dá)。

△Optomec的新型HD2 3D打印機(jī)可以制造高頻電路產(chǎn)品，圖片來自O(shè)ptomec

Aerosol Jet產(chǎn)品經(jīng)理Bryan Germann說："HD2真正改變了設(shè)計(jì)人員對IC封裝的思考方式，它不僅可以縮小最終電子封裝的尺寸，而且在高頻信號方面，它的性能也優(yōu)于線鍵，線材鍵合在40GHz以上就會產(chǎn)生很強(qiáng)的電感。"

Optomec的AJP 3D打印產(chǎn)品

隨著HD2的推出，公司生產(chǎn)了四種不同的AJP機(jī)器，包括Flex、5X和原來的HD。氣溶膠噴射打印是Optomec的兩大打印技術(shù)之一，它主要用于在LED芯片或疊層模等設(shè)備內(nèi)部的3D基材之間創(chuàng)建互連。

△Optomec的AJP 3D打印工藝

在AJP工藝中，Optomec的系統(tǒng)將納米顆粒的油墨噴到2D或3D表面，然后燒結(jié)在一起。這項(xiàng)技術(shù)消除了傳統(tǒng)的金屬絲鍵合的需要，與導(dǎo)電金、銀的兼容性，使其在航空航天和消費(fèi)電子領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。

例如，三星電子已經(jīng)安裝了Optomec的AJP 5X系統(tǒng)，作為加速電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程的一種手段。在其他地方，AJP已被用于制造從高分辨率電路、集成傳感器的渦輪葉片到無線藍(lán)牙收發(fā)器等各種產(chǎn)品。

去年，全球軍火廠商諾斯羅普-格魯曼公司的研究人員甚至在Optomec技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了3D打印升級半導(dǎo)體的新方法。現(xiàn)在，隨著新機(jī)器的推出，Optomec對AJP工藝本身進(jìn)行了改進(jìn)，以更好地滿足利潤豐厚的半導(dǎo)體市場。

△Optomec AJP 3D打印工藝的特寫，圖片來自O(shè)ptomec

新型Aerosol Jet HD2機(jī)器

Optomec的新系統(tǒng)旨在讓用戶創(chuàng)建復(fù)雜的電子器件，讓5G功能設(shè)備獲得更好性能。因此，HD2在制造過程中注重精度，它能夠打印的最小尺寸達(dá)10微米寬，明顯優(yōu)于原來的20微米。

與AJP的前輩一樣，HD2也可以在2D或3D基板上進(jìn)行打印，支持多種墨水輸入設(shè)備，意味著在打印過程中可以切換材料。Optomec的新機(jī)器還依然兼容導(dǎo)電金屬以及一些介電聚合物，可以生產(chǎn)復(fù)雜的電子產(chǎn)品，如傳輸線、傳感器或天線。

從尺寸上看，HD2的重量為567kg，高2185mm，比上一代產(chǎn)品更大更輕，同時(shí)打印尺寸更大，達(dá)300×300×100mm。連接性方面，新機(jī)器還配備了USB 3.0和RGB LED端口，用戶可以根據(jù)自己的需要定制照明配件。

HD2的其他可選配件還包括用于4軸加工的旋轉(zhuǎn)臺，以及可實(shí)現(xiàn)自動上料、大批量制造的在線輸送選項(xiàng)。最后，新用戶還可以獲得專有軟件，軟件可指導(dǎo)用戶完成初始設(shè)置，并確保符合質(zhì)量要求。

技術(shù)規(guī)格

以下是Aerosol Jet HD2 3D打印機(jī)的技術(shù)規(guī)格。可以通過Optomec的經(jīng)銷商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訂購。

尺寸：46 x 60 x 86 英寸（1168 x 1525 x 2185 毫米）
工作區(qū)域：300×300毫米（XY）。
重量：1250磅（567公斤）
吞吐量：每秒3根點(diǎn)對點(diǎn)線
精度/重復(fù)性：+- 5 um，超過25 mm。
線路：厚度<1至10+微米
材料：導(dǎo)體銀、銅、金
軟件：CAD/CAM離線編程

其他電路3D打印機(jī)

重大突破：Nano Dimension3D打印世界首塊10層PCB電路板

2020年5月19日，德國慕尼黑和佛羅里達(dá)州博卡拉頓（GLOBE NEWSWIRE），傳感器解決方案供應(yīng)商HENSOLDT與領(lǐng)先的3D打印電子（AME）/印刷電子（PE）供應(yīng)商N(yùn)ano Dimension合作，在利用3D打印技術(shù)開發(fā)高性能電子元件的過程中取得了重大突破。利用Nano Dimension公司新開發(fā)的介電聚合物油墨和導(dǎo)電油墨，HENSOLDT公司成功地組裝出了世界上第一塊10層3D打印電路板(PCB)，電路板的兩面都焊接了高性能的電子結(jié)構(gòu)。南極熊3D打印網(wǎng)了解到，在此之前，3D打印電路板無法承受元件雙面口的焊接工藝。

△世界首塊10層3D打印PCB電路板

"軍事傳感器解決方案要求的性能和可靠性水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商用元件。"HENSOLDT首席執(zhí)行官Thomas Müller說。"通過3D打印的方式，以更少的工作量更快獲得高密度的組件，使我們在這類高端電子系統(tǒng)的開發(fā)過程中具有競爭優(yōu)勢。"

"Nano Dimension與HENSOLDT公司的合作關(guān)系是我們理想的客戶合作類型，"Nano Dimension總裁兼首席執(zhí)行官Yoav Stern評論道。"與HENSOLDT的合作和學(xué)習(xí)，使我們在聚合物材料應(yīng)用方面達(dá)到了前所未有的深入了解。此外，它還指導(dǎo)我們開發(fā)出了Hi-PED（高性能電子器件），在最短的上市時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的應(yīng)用，創(chuàng)造了競爭優(yōu)勢。"

△世界首塊10層3D打印PCB電路板

HENSOLDT于2016年開始與Nano Dimension的DragonFly 3D打印系統(tǒng)合作，以研究3D打印電子產(chǎn)品的可能性。2019年，HENSOLDT成功實(shí)施了DragonFly Lights-Out Digital Manufacturing (LDM)打印技術(shù)，這是行業(yè)內(nèi)唯一的全天候3D打印電子電路的快速成型制造平臺。

△視頻：電路板3D打印技術(shù)原理

AME電子電路3D打印技術(shù)在生產(chǎn)前驗(yàn)證新設(shè)計(jì)和專用電子元件的功能是非常有用的，是一種高度敏捷和個(gè)性化的工程方法，用于新的電子電路原型設(shè)計(jì)。這使得開發(fā)過程中的時(shí)間和成本大大減少。此外，AME在開始生產(chǎn)之前就能提供經(jīng)過驗(yàn)證和批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，從而提高了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

同時(shí)進(jìn)行多種材料的增材制造是一種革命性的方法，可以幫助重新定義未來的電子產(chǎn)品的屬性，包括密度，尺寸和靈活性。至少 配有兩個(gè)打印頭，一個(gè)用于納米銀導(dǎo)電墨水，另一個(gè)用于介電聚合物墨水。允許DragonFly LDM在單個(gè)3D打印作業(yè)中同時(shí)使用兩種墨水進(jìn)行打印。

但是，進(jìn)行多層電路3D打印的時(shí)候，線路的設(shè)計(jì)走向、層與層直接的間隔距離等問題，會產(chǎn)生大量難題。所以，這次10層3D打印電路的突破，是一個(gè)新的里程碑。

國產(chǎn)夢之墨電路3D打印機(jī)

2020年6月10日，國產(chǎn)液態(tài)金屬電路3D打印機(jī)研發(fā)商夢之墨完成A+輪近億人民幣融資，投資方為麥星投資、中冀投資等，浙大同創(chuàng)為財(cái)務(wù)顧問。

△夢之墨第一代液態(tài)金屬電路打印機(jī)

夢之墨是一家液態(tài)金屬電路3D打印機(jī)研發(fā)商，公司主要產(chǎn)品為液態(tài)金屬桌面電子電路打印機(jī)等制造裝備，在電子工業(yè)、設(shè)計(jì)開發(fā)、文化創(chuàng)意、教學(xué)科研與藝術(shù)創(chuàng)作等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

△在柔軟版上打印的電路

目前，夢之墨已經(jīng)開發(fā)出一些面向教育和消費(fèi)的電路3D打印圖案產(chǎn)品。

各種油畫、水墨畫見過多了，南極熊還是第一次見這樣具備科技和美學(xué)的工藝品——液態(tài)金屬2D打�。ㄒ簯B(tài)金屬電子電路打�。┩�電的電路畫。

△液態(tài)金屬2D打印工藝品：春暖花開

△液態(tài)金屬2D打印工藝品：燈塔

上面兩幅畫，可不是普通的水墨畫或者油畫，而是可以通電、可以發(fā)光的電路畫。畫的每一筆，都是可以通電的，并且裝有LED燈。它是采用含有“銦”的液態(tài)金屬作為材料，通過打印機(jī)打印出來的。

科技小知識：

液態(tài)金屬常溫下呈現(xiàn)液態(tài)，有金的光澤、銀的質(zhì)感，聚如流水，散若珍珠。銦，作為液態(tài)金屬的主要成分之一，地殼儲量僅為黃金的六分之一，被列為稀有金屬。
珍稀的材料、獨(dú)特的質(zhì)感、神秘的科技天賦，形成了液態(tài)金屬獨(dú)具一格的藝術(shù)魅力，造就了她迷人的形態(tài)和浪漫氣息。她宛如身著晚禮服的冷美人，絕塵而出，讓每一個(gè)初見她的人都被驚艷。

△液態(tài)金屬打印電路工藝品，正在生產(chǎn)包裝

△打印的柔性電子器件，可以通電彎曲發(fā)光

△打印的柔性電路，可以彎曲折疊

液態(tài)金屬增材制造（3D打�。┦且环N變革性的電子制造技術(shù)，通過液態(tài)墨水直接制造出電路和電子器件，總體上有如下特點(diǎn)：
①電子電路3D打印機(jī)體積小，可以直接放在桌面上；
②及時(shí)打印，速度快，立等可取；
③良好的導(dǎo)電性，導(dǎo)電率10^7 S/m
④兼容各種表面，材料改性后粘附性好；
⑤打印過程在室溫下進(jìn)行，無需高溫激光燒結(jié)等后處理工藝；
⑥綜合成本低，打印時(shí)間短、材料可回收、環(huán)保；
⑦項(xiàng)目組已經(jīng)申請超過80項(xiàng)底層核心技術(shù)發(fā)明專利，具有完整的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。

△電路打印的長城圖案，連接的燈可以發(fā)光

隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)電子電路的直接打印是全球科學(xué)界與工業(yè)界的一個(gè)夢想。液態(tài)金屬個(gè)人電子電路2D打印機(jī)的問世以及液態(tài)金屬電子墨水的研制，圓了在極低成本下快速、隨意地制作電子電路的夢想。同時(shí)為發(fā)展超高功率密度光電器件及印刷電子開辟一條全新途徑。