印刷电路板

　　在市场环境快速变迁下，能否迅速回应市场需求、加快产品上市时间，对产品开发者来说无疑是一大考验。以色列新创公司 Nano Dimension 看准这样的需求，开发出可印制专业级多层印刷电路板（PCB）的 3D 打印机“Dragonfly 2020”，方便设计开发者自行打样，不仅能节省成本，也能有效缩短研发时程。

　　日前在两年一度的德国慕尼黑电子展（electronica 2016）中，Dragonfly 2020 成为 PCB 展区一大亮点，吸引大批人潮涌进展位询问了解。Nano Dimension 共同创办人 Simon Fried 在展会现场说明，业界普遍以委外方式制作 PCB 原样或小量生产，但往返等待及修改过程所耗费的时间，都将反映在制作成本上，若采用 3D 打印 PCB 原样便能自行掌握进度、缩短研发周期及降低成本，甚至能避免因委外打样以致设计外流的风险。

▲ Nano Dimension 共同创办人 Simon Fried（图片来源：《科技新报》摄）

　　有别于其他打印单层 PCB 的 3D 打印机，Dragonfly 2020 可快速制作专业级多层 PCB，而印制成的 PCB 也如同一般 PCB 能焊接电子零部件。Simon Fried 指出，Dragonfly 2020 结合三大先进技术，包括 3D 喷墨技术、独家纳米科技喷墨材料以及 3D 软件。

▲ Dragonfly 2020 机器尺寸为 100 x 60 x 60 cm，重达 80 kg（图片来源：《科技新报》摄）

　　Dragonfly 2020 所采用的喷墨技术，可同时喷出导电（conductive）和绝缘（dielectric）墨水材料，透过堆叠沉积方式依设计逐层喷印、布线，制作镀通孔（Plated Through-Hole）、非镀通孔（Non-Plated Through-Hole），每层之间相互绝缘。

　　Dragonfly 2020 打印线宽与间距约 90 μm，目前最大可印制尺寸 20 x 20 x 0.3 cm 的多层 PCB 原型，在高度范围内可印制层数不拘，每层高度需至少 3 μm；分辨率为 X 轴 2,160 dpi、Y 轴 2,160 dpi、Z 轴 8,500 dpi。

▲ 可同时以导电与绝缘墨水材料喷印（图片来源：Nano Dimension）

▲ 多层 PCB 结构示意图（图片来源：Nano Dimension）

　　至于印制专业级多层 PCB 的关键，便是 Nano Dimension 所研发的高导电银纳米粒子墨水“AgCite”，但因成本较高，仅适用于 PCB 打样或小量生产。此外，搭配特制软件“Switch”可操控设备及编辑 3D 档案，亦支持业界常用档案格式 Gerber、Excellon 等。

▲ 以 Dragonfly 2020 印制通孔 （图片来源：《科技新报》摄）

▲ 3D 打印多层 PCB（图片来源：《科技新报》摄）

▲ 3D 打印立体电路板 （图片来源：《科技新报》摄）

　　Simon Fried 表示，Dragonfly 2020 为产品开发者提供极高自由度与创新空间，不仅能突破传统 PCB 设计框架，也能自行打样制作以节省时间与成本、加速将成品推出市场。不过，现阶段仍有些技术问题有待改善解决，包括打印时间、量产问题。虽然 3D 打印 PCB 可缩短委外制作往返交件的时间，但打印时间不算短，以印制 20 x 20 cm 单层 PCB 来说，约需 1 小时左右完成，层数愈多而线路设计愈复杂的 PCB，则花费时间也会相对较久。

　　正因为打印时间长、银纳米粒子墨水成本较高等限制，现阶段 Dragonfly 2020 还不适合做为量产制造使用，但 Nano Dimension 将持续朝此目标改进，并开发成本较低廉的铜或镍导电墨水。

　　目前 Dragonfly 2020 已陆续导入多家企业公司使用，包括以色列军防公司、德国微处理器解决方案商 PHYTEC；美国军防科技公司、银行控股公司、3D 打印商 FATHOM、跨国科技企业等，日后有望持续扩大导入企业使用。

[时间：2016-12-28  作者：杨 安琪  来源：Technews科技新报]