Tartalomjegyzék
A nyomtatás a nyomtatott áramköri lapok (PCB-k) gyártásának egyik legfontosabb lépése. Speciális nyomtatási technológiát alkalmaznak az elektromos áramkörök létrehozásához a lapon. Ez a cikk foglalkozik azzal, hogy mi a nyomtatás, hogyan működik, hogyan kell nyomtatni a nyomtatott áramköröket, és milyen változók befolyásolhatják a nyomtatási folyamatot.
Amellett, hogy segítünk kiválasztani a legjobb nyomtatót, áttekintjük a nyomtatók működését is.Kezdet a címen ELEPCB!
Mi az a PCB nyomtatás?
Elektromos áramkörök nyomtatása táblára PCB nyomtatás néven ismert. Ez az eljárás vezető tintát visz fel a táblára, hogy elektromos áramkört hozzon létre, miközben egy sima, szigetelő anyaggal dolgozik. Ez lehetővé teszi több alkatrész összekapcsolását és egy működő elektromos áramkör létrehozását.
Az alapvető PCB gyártási folyamat
Az alapvető PCB (nyomtatott áramköri lap) gyártási folyamat két fő módszerből áll: a szubtraktív és az additív módszer.
- A szubtraktív módszer egy hagyományos PCB gyártási folyamat amely a kívánt áramköri mintázatot úgy hozza létre, hogy szelektíven eltávolítja a nem kívánt rézfóliát a rézzel bevont laminátumból.
- A additív módszer van a szigetelő szubsztrát felületén szelektív lerakódása vezető fém és a kialakulása vezető grafikai módszer. Ezzel a módszerrel elkerülhető a nagyszámú maratás folyamat, megtakarítás nyersanyagok, és csökkenti a maratás során keletkező hulladékfolyadék-szennyezési problémákat.
A szubtraktív módszer általában a következő lépésekből áll:
- Mintatranszfer: Az áramköri minta átkerül a rézzel bevont laminált fotokémiai módszerekkel, szitanyomással vagy galvanizálással.
- Radírozás: A nem védett rézfóliát a következő eszközökkel távolítjuk el kémiai cseppek vagy mechanikusl az áramköri minta kialakítását jelenti.
- Fúrás: Fúrja ki a szükséges lyukakat a NYÁK-on a szerelés elektronikus alkatrészek.
- Felületkezelés: A PCB felületkezelése, mint például forrasztómaszk alkalmazása, karakterek selyemszitázása, és így tovább.
A szubtraktív módszer hátrányai:
Anyagcsökkentő módszer A PCB-k előállítása során a maratáshoz szükséges vegyi anyagok használata miatt nagy mennyiségű kipufogógázok és szennyvíz. (Veszélyes anyagokat, például rézionokat, szerves oldószereket stb. tartalmazó)
Ezenkívül a szubtraktív módszer oldalsó vésés jelenséget produkálnak a maratási folyamat során, azaz a maróoldat átterjed a védtelen rézfólia mindkét oldalára, ami az áramköri minta rendezetlen széleihez vezet, ami szintén befolyásolja a NYÁK minőségét és teljesítményét.
3D PCB nyomtatás
A 3D PCB (nyomtatott áramköri lap) nyomtatási technológia additív gyártási eljárás amely háromdimenziós struktúrákat hoz létre anyagok rétegenkénti egymásra helyezésével. Ez a technológia jellemzően egy digitális modellfájlt használ alapul a tárgy rétegenkénti nyomtatásával történő megépítéséhez, amelyhez ragasztható anyagot, például fémport vagy műanyagot használnak. A 3D-s nyomtatás során általában legalább két anyagra van szükség: dielektromos és vezető anyagokra.
Egy 3D nyomtatott áramköri lapot építenek additív módszerrel digitális tervezési fájlból. A PCB 3D nyomtatással először vezető vagy üreges nyomvonalakat fektetnek le, ellentétben a hagyományos PCB gyártással, amely magában foglalja a CNC marás, lézervágás vagy vasalás fényes papírra. Ezek a lapok a szokatlan gyártás ellenére úgy tűnnek és úgy működnek, mint a hagyományos NYÁK-ok.
Miért fontos a 3D nyomtatás?
A 3D nyomtatási technológia nem csak azt teszi lehetővé, hogy az áramköri lapokat a Z-tengely iránya, de egyúttal eléri a példa nélküli sűrűségű vezetékrendezés korlátozott térben, lehetővé téve az áramköri útvonalak zökkenőmentes egy tárgy különböző oldalain csatlakoznak egymáshozt, sőt ellenállásokat, kondenzátorokat és más passzív alkatrészeket is közvetlenül a laptestbe lehet integrálni. anélkül, hogy értékes felületet foglalna el, így új lehetőségeket nyitva a miniatürizált és nagy teljesítményű elektronikai termékek előtt.
Miért környezetbarát a 3D nyomtatás és hogyan működik?
3D nyomtatási technológia - FDM (Fused Deposition)
Az FDM (Fused Deposition Modeling) a 3D nyomtatási technológiában egy általánosan használt additív gyártási eljárás, amely háromdimenziós tárgyakat formál forró olvadékanyagok (például műanyagok, viaszok, fémek vagy kerámiák) olvadt állapotba történő felmelegítésével, majd fúvókákon keresztül történő extrudálásával, hogy rétegenként egymásra helyezve háromdimenziós tárgyat alkosson.
Az FDM-technológiát széles körben használják a prototípusgyártás, a modellezés, a személyre szabott termékgyártás stb. területén, mivel előnye a viszonylag alacsony költség, az egyszerű működés és a különböző anyagok sokfélesége.
Vezetőképes ezüstpaszta alkalmazása FDM-ben
A vezető ezüstpaszta a nem-newtoni folyadék. Ez egyfajta speciális tinta, amely vezető részecskéket tartalmaz (például ezüstpor) nagy viszkozitással, nagy pontossággal, oxidációs, korrózióálló tulajdonságokkal és jó vezetőképességgel. Az FDM technológiában a vezetőképes ezüstpaszta nyomtatási anyagként használható vezetőképes jellemzőkkel rendelkező 3D nyomtatott alkatrészek gyártásához. Például a vezető ezüstpaszta használható elektronikus nyomtatáshoz alkatrészek, érzékelők, antennák, stb., amelyek széles körű alkalmazások az elektronikus eszközök, az orvosi eszközök és a tárgyak internete területén.
Mi a 3D PCB nyomtatási folyamat?
A 3D nyomtatási folyamat megkezdése előtt tudnia kell, hogy a kiváló minőségű nyomtatás, a tervezés és a felügyelet 3D nyomtatási szoftverprogramoktól függ; A 3D-s nyomtatók céltalan gépek szoftver nélkül.
Többféle típusú 3D nyomtató szoftver, beleértve a 3D modellek létrehozására szolgáló modellezőeszközöket, a nyomtatáshoz szükséges STL fájlok vágására szolgáló 3D szeletelőket, valamint a modellek hibáinak kijavítására szolgáló speciális szoftvereket. Ha kiválaszt egy speciális szoftvert (például TinkerCAD, Blender, FreeCAD stb.), akkor 3D-nyomtatott áramköri lapokat készíthet vezetőképes szálak felhasználásával és üreges nyomvonalak létrehozásával.
A vezetőszál használatának lépései
1. lépés:
Ebben a megközelítésben a vezető elemet először 3D nyomtatóval helyezik le, vonalminták létrehozása amelyek hasonlítanak a szabványos nyomtatott áramköri lapon lévőkhöz.
2. lépés:
A vezetőszálas nyomtatással a következők is felhasználhatók különböző anyagok több réteg előállítása, sőt változatos NYÁK-formák kialakítása a sima felületek helyett. Vezető tinták vagy TPU, ABS, HIPS és PLA kombinálva a következőkkel grafén gyakori fonalanyagok.
3. lépés:
Megteheti forrasztás elektronikus alkatrészek a táblára miután kinyomtatták őket.
Az üreges nyomok létrehozásának lépései
Ez a megközelítés éppen az ellenkező hatást váltja ki. Mivel az üreges nyomvonalak kiküszöbölik a gyártás utáni forrasztás szükségességét, gyorsabban és egyszerűbben elkészíthetők, mint a vezetőszálak. Ez less alkalmas bonyolult, nagy sűrűségű grafikákhoz.
1. lépés:
Vezető nyomvonalak esetén tömör blokk nyomtatása belső csatornákkal.
2. lépés:
A nyomtatás után a vezető anyagok, mint például elektromos festék vagy epoxi ragasztó töltse ki a csatornákat.
A 3D PCB nyomtatás előnyei és hátrányai
Bár a 3D nyomtatásnak számos előnye van a hagyományos gyártással szemben, vannak hátrányai is, amelyek miatt számos alkalmazáshoz nem megfelelő.
A 3D PCB nyomtatás előnyei
- Költséghatékonyság: A 3D nyomtatók gyors megtérülést biztosítanak, még akkor is, ha egyes modellek költségesek lehetnek. A prototípusgyártás gazdaságosabbá válik, mivel kevesebb anyagot használ, és megszűnnek a szállítási és a kiszervezett költségek.
- Gyártási sebesség: A 3D nyomtatók, amelyek napok helyett órák alatt képesek PCB-ket gyártani, felgyorsíthatnak mindent, a tervezés és a prototípustól a gyártásig és a piaci bevezetésig.
- Tervezési szabadság: Koncentrálhat arra, hogy eszközeit könnyebbé, kisebbé és hatékonyabbá tegye, mivel a nyomtatott áramköri lapok szinte bármilyen alakban nyomtathatók, beleértve a rugalmas kialakításokat is.
- Kevesebb hulladék: A 3D nyomtatással anyagokat takaríthatunk meg és egyszerűsíthetjük a kisebb áramkörök építését. Ezenkívül az alacsony hulladékkibocsátású gyártás alkalmazása az Ön javára válhat a piacon.
- On-Demand gyártás: A nyomtatott áramköri lapok igény szerinti gyártásával tisztában lehet a kiterjedt készletekkel és az ellátási lánc megszakadásának veszélyeivel.
- Nagy pontosság: A 3D nyomtatók csökkentik az emberi hiba lehetőségét, mivel nagy pontosságot és az alkatrészek behelyezésének lehetőségét kínálják.
- Több réteg: Bonyolultabb multi-réteg A nyomtatott áramköri lapokat az additív gyártás teszi lehetővé.
A 3D PCB nyomtatás hátrányai
- Korlátozott anyagok: Jelenleg kevesebb anyag áll rendelkezésre a NYÁK 3D nyomtatásához, és sok nyomtató csak bizonyos anyagokat képes nyomtatni. Ez csökkentheti a lehetőségeket és növelheti a folyamat költségeit.
- Csökkentett vezetőképesség: A technológiai fejlődés ellenére a 3D nyomtatásban használt egyes vezető anyagok kevésbé hatékonyak, mint a hagyományosak.
- Korlátozott táblaméret: E korlátozások miatt csak olyan nyomtatott áramköri lapokat készíthet, amelyek elférnek a 3D nyomtatók nyomtatók kamráiban.
- Lehetőségek hiánya: A lehetőségek korlátozottak, mivel jelenleg kevés cég gyárt PCB 3D nyomtatókat. A technológia fejlődésével azonban a dolgoknak javulniuk kell.
A 3D PCB nyomtatás alkalmazásai
A 3D nyomtatott áramköri lapok számos iparágban bizonyították hatékonyságukat, az oktatástól a fejlett űrkutatási alkalmazásokig. Íme, a 3D nyomtatás néhány meggyőző felhasználási módja.
3D PCB-k a biomedicinális kutatáshoz
A 3D nyomtatott áramkörök tökéletesen alkalmasak bonyolult, kényes áramkörök építésére az orvosbiológiai kutatásban, olyan alkatrészek felhasználásával, mint a rugalmas érzékelők és csatlakozók.
A vonatkozó kutatások azt mutatják, hogy a technológia jelenlegi szintje képes volt arra. pneumatikus szivattyúk nélkül a 3d pcb nyomtatási technológia előfeltételei alapján képes volt a pcb szubsztrát nyomtatás mikrofluidikus vezérlőszelep chip, amely segíthet az orvosi vagy kapcsolódó pcb berendezésekben, hogy váljon miniatürizáltabb és alacsonyabb energiafogyasztás.
A Stanford Egyetem Bao kutatócsoportja a Voltera V-One 3D nyomtatót használja az orvosbiológiai viselhető eszközökhöz szükséges rugalmas, rugalmas érzékelők gyártására. Ez a technológia lehetővé teszi számukra a bonyolult áramkörök gyors létrehozását, ami a hagyományos technikákkal lehetetlen.
3D nyomtatás napelemek a megújuló energiáért
A németországi Fraunhofer Intézet aeroszolos 3D nyomtatást alkalmaz napelemek előállítására Fz-lapkákból. A 20% növekedés a vezetőképesség és a hatékonyság terén, ezt a technikát széles körben használják a napenergia-gyártók, hogy több zöld energia előállítása.
Katonai és űrkutatás
A Sciperio együttműködik az amerikai légierővel, hogy bonyolult rádiófrekvenciás struktúrákat nyomtasson ívelt felületekre fázisos antennarendszerekhez. Az nScrypt 3Dn sorozatú Factory in a Tool (FiT) rendszer segítségével komplex antennatömböket állítanak elő a biztonságos kommunikációhoz.
Rádiófrekvenciás kommunikáció
Az L3 Harris Technologies forradalmasítja az RF rendszereket gyártás 3D nyomtatással. A DragonFly Pro System segítségével olyan nyomtatott áramköri lapot fejlesztettek ki, amely merev és rugalmas csomagolást integrált, és a hagyományos módszerekhez hasonló teljesítményt értek el. kevesebb mint 10 óra. Ez az innováció jelentősen csökkentheti a gyártási költségeket és időket.
Más rádiófrekvenciás rendszerek, mint például radar, a 3D nyomtatás előnyeit is kihasználják a gyártási idő és költségek csökkentésével, miközben egyszerűsödik gyártás.
Emellett, fázisos elrendezés antennák a 3D nyomtatás előnyeit, amely lehetővé teszi az összetett, többrétegű áramkörök rétegezését ívelt felületekre. Ez az eljárás azonban költséges, mivel a hagyományos anyagok nem alkalmasak a nagyfrekvenciás alkalmazásokhoz.
A legjobb asztali 3D PCB nyomtatók
A PCB 3D nyomtatók jelentős kezdeti beruházással járhatnak, ami nem minden költségvetésbe fér bele.
Szerencsére még mindig kaphat 3D nyomtatott nyomtatott nyomtatott áramköri lapokat. saját gép vásárlása nélkül. A PCB 3D nyomtatási szolgáltatások lehetővé teszik a PCB-k megrendelését mind prototípusgyártásra, mind végfelhasználásra, így kiváló lehetőséget kínálnak a technológia kipróbálására a vásárlás előtt. Íme néhány a legjobb 3D-s nyomtatók közül, amelyeket fontolóra vehet:
Asztal: Különböző 3D nyomtatók áttekintése
| Nyomtató | Kulcsfontosságú folyamatok | Max rétegek | Min. Felbontás | Maximális táblaméret | Ár |
| LPKF ProtoMat S104 | Lézer, fúró, maró | 2 | 4 malom | 4 "x6" | $18,000 |
| Voltera V-One | Tintasugaras, fúró | 1 | 127 μm | 5 "x10" | $4,000 |
| Nano dimenzió DragonFly | Tintasugaras | 2 | 1 mill | 7.6 "x7.6 | $50,000 |
| Optomec Aerosol Jet 5X | Aeroszol Jet | 2 | 1 mill | 5 "x5" | $50,000 |
| BotFactory SV2 | tintasugaras, adagolás, összeszerelés | 2 | 1 mill | 4 "x4" | $5,000 |
| LPKF ProtoMat E34 | Lézer, fúró | 1 | 10 mill | 4.7 "x3.9" | $5,000 |
Lehet elektronikus alkatrészeket 3D nyomtatni?
Elektronikus alkatrészek 3D nyomtatással is készíthetők, azonban a anyagok és a technológia még fejlesztés alatt áll. Mi is kíváncsiak vagyunk: Milyen alkatrészek alkalmasak 3D nyomtatásra? Íme egy gyors összefoglaló a 3D-nyomtatott elektronikai alkatrészek helyzetéről, beleértve néhány kilátást és kihívást.
A 3D nyomtatott elektronikus alkatrészek típusai
Vezetőképes pályák és áramkörök:
- Vezető tinták: Speciális tinták, amelyek olyan anyagokat tartalmaznak, mint réz vagy ezüst nanorészecskék vezetőképes csatornákat hozhat létre.
- Rugalmas elektronika: Rugalmas áramkörök nyomtathatók vezető anyagok, így tökéletesek a rugalmas kijelzők és a viselhető elektronika számára.
Passzív komponensek:
- Az ellenállások és a kondenzátorok passzív alkatrészek, amelyek nyomtatásához különleges festékek a szükséges elektromos jellemzők biztosítása érdekében. Ezek az alkatrészek később hozzáadhatók vagy a nyomtatás során integrálhatók.
Aktív összetevők:
- Tranzisztorok: Bár gyakran kevésbé hatékonyak, mint a hagyományos módon előállítottak, a kutatások jelezték, hogy lehetőség van az alap tranzisztorok nyomtatására.
- LED-ek és diódák: Bár kísérleti jelleggel, de már folynak erőfeszítések ezen alkatrészek speciális festékekkel történő nyomtatására.
Integrált összetevők:
- Integrált áramkörök (IC-k): Bár az IC-ket nehéz teljesen kinyomtatni, még mindig folynak kutatások a nyomtatott hordozók IC-khez való felhasználására. összeszerelés vagy 3D nyomtatott szerkezetekbe integrálni őket.
Következtetés
A NYÁK-nyomtatás az elektronikai gyártás egyik kulcsfontosságú lépése, amely segíthet a költségek csökkentésében és az időmegtakarításban. Pontos és megbízható áramköröket hozhat létre a PCB tervező szoftver és transzferpapír. A folyamat magában foglalja az áramkör megtervezését, átvitelét a táblára, a rézfelület maratását, a lyukak fúrását és a forrasztást. alkatrészek. Bár bonyolult lehet, de elengedhetetlen a tartós és működőképes áramköri lapok előállításához. Akár otthon nyomtat, akár professzionális szolgáltatást vesz igénybe, összpontosítson a részletekre, és minőségellenőrzés a legjobb eredmény érdekében.
GYIK
Igen, 3D nyomtatóval készíthet NYÁK-okat olyan módszerekkel, mint a vezetőszálas nyomtatás vagy az üreges nyomvonalak létrehozása.
Igen, általában szükség van egy vektoros fájlra, amely felvázolja a nyomtatott áramköri lap tervét, mivel ez szolgál a nyomtatáshoz szükséges tervrajzként.
A 3D nyomtatott NYÁK vastagsága változhat, de általában 1 mm és néhány milliméter között mozog, a tervezéstől és a nyomtatási módszertől függően.
Sok kutatás a hidrodinamikai szempontból, hogy elemezze a belső erő, külső erő és az extrudálás mechanizmusa a szerkezet az ellenállás együttható, sok következtetés azt mutatják, hogy a 3d PCB nyomtatási technológia lehet elérni a megfelelő pontosságot, mert lehet tenni a speciális anyagok és szerkezetek, hogy a vezető anyag lerakódik pontosabban, annak érdekében, hogy a 3d nyomtatás ki a PCB vonal összhangban a követelményeknek a PCB design.
KAPCSOLATFELVÉTEL
Hungarian 
English 
Italian