3D打印電子產品的優(yōu)勢和其他類型打印實現(xiàn)的零件很相似。

3D打印共形電子能夠從根本上改變集成電路工業(yè)（圖片來自 nScrypt）

       我最近在Additive Report網站上寫了一個博客，印刷電路板和集成電路工業(yè)正在發(fā)生翻天覆地的變化，電子制造的未來是其中一家公司能夠3D打印嵌入電子的智能零件。

     我同樣闡明了我們仍在3D打印電子開拓進取的階段，關于IC的發(fā)明人 Jack Kilby曾在應用幾年后才他在1958年發(fā)表了小型化電路方面的專利。

       它證明我是錯的。在博客中描述的未來已經在這了，它伴隨著一個閃亮的縮寫名：AME-Additively manufactured electronics。

電子增材

      “AME允許制造商來3D打印復雜的電路，像傳感器和天線一次無縫成型”市場副董事長Valentin Storz說道。

       NanoDimension公司Dragonfly LDM（無人值守數字化制造）3D打印設備能夠通過雙噴頭噴射導電銀“納米墨水”復合樹脂基的介電材料沉積在非導電基板上。Storz 說道墨水被用來創(chuàng)建導電通路，每層可以沉積300nm高，110μm寬，介電材料可以達到2.5微米或者更大。

       可以在一個電路板中打印高達50個交替層，允許構建線圈、電容器、濾波器以及其他嵌入電子器件，其通?？梢圆捎米詣踊叭『头胖迷O備。同時，不像傳統(tǒng)PCB制造方法，3D打印去除了蝕刻、電鍍和鉆孔的工藝過程。

       互聯(lián)孔和通孔可以在任意方向都可以打印，因為電路可以被堆疊和實現(xiàn)層之間的互聯(lián)互通，潛在的器件密度可以更高，由于其可以在非平面表面工作。

       Storz所涉及到這些下一代PCB作為高性能電子器件或者高性能的電子設備?！拔疫@樣稱呼它們是因為這項技術能夠使電子制造商為傳統(tǒng)的PCB帶來更多的可能”他說道?！耙驗椴粫幌拗圃谄桨褰Y構了，你可以構建和嵌入電子器件，像電容器、線圈，甚至是MEMS器件。在傳統(tǒng)IC和PCB制造商，每個疊層都會增加復雜程度和成本，限制了可以達到多高。對我們而言，如其他的增材過程，復雜程度不受限制?！?/p>

      nScrypt的CEO Kenneth Church完全同意，他講到增材制造電子已經應用了超過二十年了。

       在90年代后期，他的研發(fā)公司Sciperio（nScrypt的母公司）和其他組織參加了DARPA的贊助“合作競爭”來制造中尺度的電子產品，意圖是縮小宏觀和微觀制造工藝的差距。他們稱作這個項目為細觀集成共形電子（MICE-Mesoscopic Intergarated Conformal Electronics）

Nano Dimension的DragonFly 打印設備采用雙頭在非導電基板上噴射沉積導電銀墨水復合介電墨水（圖片來自 Nano Dimension）

       合作的成果指導開發(fā)了很多直寫3D打印技術，現(xiàn)在工業(yè)市場上不相上下。nScrypt的高精度微分配直寫數字制造是MICE的衍生品。

      Church 描述一個與NanoDimension顯著不同的制造方法。nScrypt的FIT工具包是一個FDM類型的打印頭，可以打印上千種材料。不像大多數的3D打印設備，然而，它是混合的。它配置有高速加工軸和自動化切換頭，它可以拾取和放置任何電子器件，其是不可以被3D打印的。配置FIT工具包，其同樣可以選擇在線燒結，UV固化樹脂，機器視覺以及集成了激光。

     取決于材料，F(xiàn)IT工具包可以打印導電線路和小至20μm和50μm的點滴，尤其是可以在共形打印在粗糙或者曲面上。

        在最近的一個案例中，我們和美國空軍合作構建了3D打印的陣列天線，包括七層射頻電路，接著在它們周圍簡單打印了四旋翼。-Church 說道。我們同樣開發(fā)了一些列3D打印電路筒，其在壁厚中嵌入了電子器件。這些是非常牢固的，可以被調整用于特殊應用，完全消除PCB的需求。

       撇開設備的特性和制造能力，Storz和Church一致認為電子增材（AME）的市場建立的非?？臁hurch 指出研究預估它會在未來幾年某處增長到30億美元，并且Nano Dimension的 Storz 估計在可穿戴和柔性電子的增速將會達到傳統(tǒng)PCB制造的兩倍。

       考慮到更大的設計自由度，加速產品的上市時間，較低的加工費用，3D打印是最有效的方法以滿足高端電子制造商。

裝備

      盡管3D打印的效能，很明顯傳統(tǒng)PCB和集成電路在任何時間都不會很快離開，這意味著制造他們的工具也不會。在這，因此3D打印正在扮演著越來越重要的角色。

      在一個典型的PCB工廠，技術人員可能會花幾小時坐在一個長凳上，手工在特定的掩膜部位粘膠帶為共形噴涂做準備—Garrett Harmon解釋道?！拔覀兛梢源蛴《ㄖ啤⒃谝欢螘r間內可重復使用的電子產品友好的掩膜材料，像防靜電的TPU材料，比傳統(tǒng)制造的掩膜可以更長時間使用。”

      在奧斯汀和德克薩斯州，公司成排的高速擠出型打印設備，盡管不是用于打印電子，但可以在工業(yè)找到很大的應用。不說所提到的共形涂覆掩膜，也有很多特殊的貨盤和托盤需要在制造過程中來運輸PCB板，如同夾具、固定裝置、機架以及導軌等。

      制造中有趣的事，尤其在電子工業(yè)中，人們經常尋求這些巨大、復雜的項目來在3D打印中驗證其合理的投資。但是對于我而言，這些小的，對產品每天涉及的器件像掩膜和托盤會導致增加產品成本以及增加交付時間。在這，增材制造通常會有很大的影響。