Лесли Лангау
Аддитивное производство, также известное как 3D-печать, меняет работу инженеров-разработчиков печатных плат (ПП), предлагая новые способы создания, тестирования и изготовления.
В электронной отрасли существует два метода аддитивного производства: струйная печать специальными материалами и 3D-печать. Струйная печать действует в двумерной плоскости по всей поверхности ПП — печатная головка подает проводящий аэрозоль на поверхность платы.
Данный метод отличается хорошим разрешением и однородным финишным покрытием. Струйная печать обеспечивает точность и снижает количество этапов процесса производства. Метод подходит для быстрого изготовления специализированных ПП.
Что касается 3D-печати, здесь используется экструзионная головка, которая подает проводящий состав на ПП. Этот метод отличается тем, что не ограничивает форму проводящей схемы. Раньше такие соединения были практически невозможны, даже с учетом современных технологий производства ПП.
Кроме того, в 3D-печати применяются только те материалы, которые действительно необходимы для производства. Это увеличивает эффективность процесса изготовления и позволяет комбинировать 2D- и 3D-режимы.
При 2D-подходе используется печатающая головка, которая подает проводящие чернила на поверхность платы. Могут также подаваться два химических вещества, которые далее будут вступать в реакцию на плате, формируя проводящую дорожку. 3D-метод более сложный, в нем сочетаются следующие материалы и методы:
- проводящий аэрогель;
- проводящий гель;
- материалы в виде волокон с медной проводящей сердцевиной;
- печать графеновых подложек.
3D-печать может использоваться для любых объемов производств, даже крупномасштабных. Преимущество этого подхода заключается в увеличении выхода годных изделий.
Однако аддитивные технологии подойдут и для мелких серий и начинающих компаний. Аддитивное производство позволит пользователям создавать прототипы печатных плат без больших затрат или риска при работе с агрессивными химическими веществами, которые требуются для изготовления ПП.
Дополнительные преимущества
Аддитивное производство не заменяет уже существующие методы. Сейчас оно играет роль двигателя науки и техники и как минимум позволяет предприятиям модернизировать производство.
Некоторые компании из аэрокосмической и автомобильной отрасли уже используют аддитивные технологии для разработки и выпуска инструментов и других специальных элементов вместо применявшихся ранее субстрактивных методов и литья под давлением, экономя время и деньги.
Те же функции вполне допустимы и для датчиков с беспроводной связью. Когда для производства ПП используется 3D-печать, нет ограничений по форме и геометрии платы. Поэтому можно включать и функциональные электронные компоненты, такие как встроенные держатели батарей и беспроводные датчики, встроенные в печатную плату.
Новые материалы и системы для аддитивного производства
В настоящее время аддитивные методы производства используют множество материалов, но те все равно остаются относительно специализированными. В частности, некоторые предназначены только для струйной печати или послойного наложения. Многие системы также не универсальны и не могут работать с разными материалами, с такой проблемой приходится сталкиваться разным производителям, желающим увеличить масштаб своего производства.
Для предприятий аддитивные технологии открывают новые возможности. Используя их, разработчики и инженеры могут быстро и экономично создать и напечатать прототип. Их внедрение и применение также могут привести к значительным улучшениям во всех отраслях промышленности — от медицины до материаловедения.