增材制造正在被越来越多用于制造高端电子产品

3D打印电子产品的优势和其他类型打印实现的零件很相似。

3D打印共形电子能够从根本上改变集成电路工业（图片来自 nScrypt）

       我最近在Additive Report网站上写了一个博客，印刷电路板和集成电路工业正在发生翻天覆地的变化，电子制造的未来是其中一家公司能够3D打印嵌入电子的智能零件。

     我同样阐明了我们仍在3D打印电子开拓进取的阶段，关于IC的发明人 Jack Kilby曾在应用几年后才他在1958年发表了小型化电路方面的专利。

       它证明我是错的。在博客中描述的未来已经在这了，它伴随着一个闪亮的缩写名：AME-Additively manufactured electronics。

电子增材

      “AME允许制造商来3D打印复杂的电路，像传感器和天线一次无缝成型”市场副董事长Valentin Storz说道。

       NanoDimension公司Dragonfly LDM（无人值守数字化制造）3D打印设备能够通过双喷头喷射导电银“纳米墨水”复合树脂基的介电材料沉积在非导电基板上。Storz 说道墨水被用来创建导电通路，每层可以沉积300nm高，110μm宽，介电材料可以达到2.5微米或者更大。

       可以在一个电路板中打印高达50个交替层，允许构建线圈、电容器、滤波器以及其他嵌入电子器件，其通常可以采用自动化拾取和放置设备。同时，不像传统PCB制造方法，3D打印去除了蚀刻、电镀和钻孔的工艺过程。

       互联孔和通孔可以在任意方向都可以打印，因为电路可以被堆叠和实现层之间的互联互通，潜在的器件密度可以更高，由于其可以在非平面表面工作。

       Storz所涉及到这些下一代PCB作为高性能电子器件或者高性能的电子设备。“我这样称呼它们是因为这项技术能够使电子制造商为传统的PCB带来更多的可能”他说道。“因为不会被限制在平板结构了，你可以构建和嵌入电子器件，像电容器、线圈，甚至是MEMS器件。在传统IC和PCB制造商，每个叠层都会增加复杂程度和成本，限制了可以达到多高。对我们而言，如其他的增材过程，复杂程度不受限制。”

      nScrypt的CEO Kenneth Church完全同意，他讲到增材制造电子已经应用了超过二十年了。

       在90年代后期，他的研发公司Sciperio（nScrypt的母公司）和其他组织参加了DARPA的赞助“合作竞争”来制造中尺度的电子产品，意图是缩小宏观和微观制造工艺的差距。他们称作这个项目为细观集成共形电子（MICE-Mesoscopic Intergarated Conformal Electronics）

Nano Dimension的DragonFly 打印设备采用双头在非导电基板上喷射沉积导电银墨水复合介电墨水（图片来自 Nano Dimension）

       合作的成果指导开发了很多直写3D打印技术，现在工业市场上不相上下。nScrypt的高精度微分配直写数字制造是MICE的衍生品。

      Church 描述一个与NanoDimension显著不同的制造方法。nScrypt的FIT工具包是一个FDM类型的打印头，可以打印上千种材料。不像大多数的3D打印设备，然而，它是混合的。它配置有高速加工轴和自动化切换头，它可以拾取和放置任何电子器件，其是不可以被3D打印的。配置FIT工具包，其同样可以选择在线烧结，UV固化树脂，机器视觉以及集成了激光。

     取决于材料，FIT工具包可以打印导电线路和小至20μm和50μm的点滴，尤其是可以在共形打印在粗糙或者曲面上。

        在最近的一个案例中，我们和美国空军合作构建了3D打印的阵列天线，包括七层射频电路，接着在它们周围简单打印了四旋翼。-Church 说道。我们同样开发了一些列3D打印电路筒，其在壁厚中嵌入了电子器件。这些是非常牢固的，可以被调整用于特殊应用，完全消除PCB的需求。

       撇开设备的特性和制造能力，Storz和Church一致认为电子增材（AME）的市场建立的非常快。Church 指出研究预估它会在未来几年某处增长到30亿美元，并且Nano Dimension的 Storz 估计在可穿戴和柔性电子的增速将会达到传统PCB制造的两倍。

       考虑到更大的设计自由度，加速产品的上市时间，较低的加工费用，3D打印是最有效的方法以满足高端电子制造商。

装备

      尽管3D打印的效能，很明显传统PCB和集成电路在任何时间都不会很快离开，这意味着制造他们的工具也不会。在这，因此3D打印正在扮演着越来越重要的角色。

      在一个典型的PCB工厂，技术人员可能会花几小时坐在一个长凳上，手工在特定的掩膜部位粘胶带为共形喷涂做准备—Garrett Harmon解释道。“我们可以打印定制、在一段时间内可重复使用的电子产品友好的掩膜材料，像防静电的TPU材料，比传统制造的掩膜可以更长时间使用。”

      在奥斯汀和德克萨斯州，公司成排的高速挤出型打印设备，尽管不是用于打印电子，但可以在工业找到很大的应用。不说所提到的共形涂覆掩膜，也有很多特殊的货盘和托盘需要在制造过程中来运输PCB板，如同夹具、固定装置、机架以及导轨等。

      制造中有趣的事，尤其在电子工业中，人们经常寻求这些巨大、复杂的项目来在3D打印中验证其合理的投资。但是对于我而言，这些小的，对产品每天涉及的器件像掩膜和托盘会导致增加产品成本以及增加交付时间。在这，增材制造通常会有很大的影响。