电子电路3D打印机精度可达10微米，Optomec新款Aerosol Jet HD2
2021年1月20日，南极熊获悉，气溶胶喷射打印(AJP)和定向能量沉积(DED)3D打印机开发商Optomec发布了最新的电子电路3D打印机：Aerosol Jet HD2。
Optomec的新产品可以实现将互连器件3D打印到基板上，不过现在的精度和速度比以前更高。HD2还能够制造出具有更高频的电路板，或可应用到信号中继或汽车雷达。
△Optomec的新型HD2 3D打印机可以制造高频电路产品，图片来自Optomec
Aerosol Jet产品经理Bryan Germann说："HD2真正改变了设计人员对IC封装的思考方式，它不仅可以缩小最终电子封装的尺寸，而且在高频信号方面，它的性能也优于线键，线材键合在40GHz以上就会产生很强的电感。"
Optomec的AJP 3D打印产品
随着HD2的推出，公司生产了四种不同的AJP机器，包括Flex、5X和原来的HD。气溶胶喷射打印是Optomec的两大打印技术之一，它主要用于在LED芯片或叠层模等设备内部的3D基材之间创建互连。
△Optomec的AJP 3D打印工艺
在AJP工艺中，Optomec的系统将纳米颗粒的油墨喷到2D或3D表面，然后烧结在一起。这项技术消除了传统的金属丝键合的需要，与导电金、银的兼容性，使其在航空航天和消费电子领域都得到了应用。
例如，三星电子已经安装了Optomec的AJP 5X系统，作为加速电子产品生产过程的一种手段。在其他地方，AJP已被用于制造从高分辨率电路、集成传感器的涡轮叶片到无线蓝牙收发器等各种产品。
去年，全球军火厂商诺斯罗普-格鲁曼公司的研究人员甚至在Optomec技术的基础上，开发出了3D打印升级半导体的新方法。现在，随着新机器的推出，Optomec对AJP工艺本身进行了改进，以更好地满足利润丰厚的半导体市场。
△Optomec AJP 3D打印工艺的特写，图片来自Optomec
新型Aerosol Jet HD2机器
Optomec的新系统旨在让用户创建复杂的电子器件，让5G功能设备获得更好性能。因此，HD2在制造过程中注重精度，它能够打印的最小尺寸达10微米宽，明显优于原来的20微米。
与AJP的前辈一样，HD2也可以在2D或3D基板上进行打印，支持多种墨水输入设备，意味着在打印过程中可以切换材料。Optomec的新机器还依然兼容导电金属以及一些介电聚合物，可以生产复杂的电子产品，如传输线、传感器或天线。
从尺寸上看，HD2的重量为567kg，高2185mm，比上一代产品更大更轻，同时打印尺寸更大，达300×300×100mm。连接性方面，新机器还配备了USB 3.0和RGB LED端口，用户可以根据自己的需要定制照明配件。
HD2的其他可选配件还包括用于4轴加工的旋转台，以及可实现自动上料、大批量制造的在线输送选项。最后，新用户还可以获得专有软件，软件可指导用户完成初始设置，并确保符合质量要求。
技术规格
以下是Aerosol Jet HD2 3D打印机的技术规格。可以通过Optomec的经销商网络进行订购。
尺寸：46 x 60 x 86 英寸（1168 x 1525 x 2185 毫米）
工作区域：300×300毫米（XY）。
重量：1250磅（567公斤）
吞吐量：每秒3根点对点线
精度/重复性：+- 5 um，超过25 mm。
线路：厚度<1至10+微米
材料：导体银、铜、金
软件：CAD/CAM离线编程
据南极熊了解，还有其他电路板3D打印机也已经发展得很好。
重大突破：Nano Dimension3D打印世界首块10层PCB电路板
2020年5月19日，德国慕尼黑和佛罗里达州博卡拉顿（GLOBE NEWSWIRE），传感器解决方案供应商HENSOLDT与领先的3D打印电子（AME）/印刷电子（PE）供应商Nano Dimension合作，在利用3D打印技术开发高性能电子元件的过程中取得了重大突破。利用Nano Dimension公司新开发的介电聚合物油墨和导电油墨，HENSOLDT公司成功地组装出了世界上第一块10层3D打印电路板(PCB)，电路板的两面都焊接了高性能的电子结构。南极熊3D打印网了解到，在此之前，3D打印电路板无法承受元件双面口的焊接工艺。
△世界首块10层3D打印PCB电路板
"军事传感器解决方案要求的性能和可靠性水平远远高于商用元件。"HENSOLDT首席执行官Thomas Müller说。"通过3D打印的方式，以更少的工作量更快获得高密度的组件，使我们在这类高端电子系统的开发过程中具有竞争优势。"
"Nano Dimension与HENSOLDT公司的合作关系是我们理想的客户合作类型，"Nano Dimension总裁兼首席执行官Yoav Stern评论道。"与HENSOLDT的合作和学习，使我们在聚合物材料应用方面达到了前所未有的深入了解。此外，它还指导我们开发出了Hi-PED（高性能电子器件），在最短的上市时间内实现独特的应用，创造了竞争优势。"
△世界首块10层3D打印PCB电路板
HENSOLDT于2016年开始与Nano Dimension的DragonFly 3D打印系统合作，以研究3D打印电子产品的可能性。2019年，HENSOLDT成功实施了DragonFly Lights-Out Digital Manufacturing (LDM)打印技术，这是行业内唯一的全天候3D打印电子电路的快速成型制造平台。
△视频：电路板3D打印技术原理
AME电子电路3D打印技术在生产前验证新设计和专用电子元件的功能是非常有用的，是一种高度敏捷和个性化的工程方法，用于新的电子电路原型设计。这使得开发过程中的时间和成本大大减少。此外，AME在开始生产之前就能提供经过验证和批准的设计，从而提高了最终产品的质量。
同时进行多种材料的增材制造是一种革命性的方法，可以帮助重新定义未来的电子产品的属性，包括密度，尺寸和灵活性。至少 配有两个打印头，一个用于纳米银导电墨水，另一个用于介电聚合物墨水。允许DragonFly LDM在单个3D打印作业中同时使用两种墨水进行打印。
但是，进行多层电路3D打印的时候，线路的设计走向、层与层直接的间隔距离等问题，会产生大量难题。所以，这次10层3D打印电路的突破，是一个新的里程碑。
微分配系统制造商nScrypt
在美国佛罗里达州，就有这么一家3D打印机和微分配系统制造商nScrypt ，它的系统可以打印金属、电路、聚合物、生物细胞等差异性非常大的材料。
1998年，研发公司Sciperio获得美国国防部“直接写入工艺制造太阳能电池”（Direct Write Processes to Fabricate Solar Cells，DARPA）资助，以开发用于包括太阳能电池在内的印刷电子产品的直接书写技术。随后是许多类似的政府资助项目，以及生物打印计划。在2002年，nScrypt从Sciperio分离出来，完全专注于微分配和电子3D打印技术。
如今，nScrypt已经销售几种直接写入系统，包括其Tabletop系统以及高端3Dn 300和500系统，所有这些系统均依赖于他们的SmartPump分配技术。
△nScrypt的SmartPump微分配材料电镜照片
SmartPump™是nScrypt微点胶在3Dn、DDM、BAT和SVA系列平台上的基础技术。这款数字控制的正压泵的专利阀门和nTip™ 笔尖（小至10微米），能够近乎完美地启动和停止（不漏液）粘度极高的材料，从1cP的纳米颗粒油墨到超过100万cP的片状浆料。它经过大量验证、使用寿命长，打印的线条小至15微米，点阵小至25微米。可以实现多材料3D打印，从而可制造智能和微流体设备。
3Dn-DDM，也被称为 "工具工厂"（Factory in a Tool，FiT），是一个预配置的直接数字化制造（Direct Digital Manufacturing ，DDM）平台，适用于微分配、3D打印（材料挤压）、微铣削以及拾取和放置、带有后处理选项。“将此类制造功能与机器视觉和扫描相结合，以进行Z跟踪和保形印刷，以及微分配和3D打印的能力，支持热塑性塑料、复合材料、导电金属和电介质的组合，结合自动化的PulseForge 1300光固化系统和用于切割或烧结材料的飞秒激光，nScrypt的FiT将3D打印结构与打印电子器件和贴片相结合，无需更换工具即可制作完整的打印电路结构（PCS），包括复杂的共形天线。