3D 打印爲電子製造業帶來新的變革

3D 打印爲電子製造業帶來新的變革

有關電子3D打印的大部分研究,目前基本都是處於實驗期,但無可否認的是電子3D打印技術正在悄悄地改變國外的商品製造方式。美國的CHIPS 計劃,電子3D打印得到了美國官方的推動,這意味著將會出現越來越多的電子3D打印製造的應用。在電子3D打印技術領域,NextFlex晶圓公司就是一家典型的代表公司。

NextFlex公司的電子3D打印技術

NextFlex 成立於 2015 年,是全美17 家Manufacturing USA機構之一,NextFlex 的使命是推動3D打印柔性電子產品的發展。

NextFlex晶圓廠運營總監 ArtWall 博士說,對於傳統的電路板,他們現在以一種非常不同的方式製造它們,他們通過3D打印來實現,這是一種3D打印工藝。沒有利用到蝕刻和光刻技術。3D打印的電子產品具有多種不同的優勢,主要是重量輕、成本低且具備靈活性。

 

NextFlex將公司、政府機構、大學等聯繫起來,以推進最先進的技術。這包括執行項目規劃、共享信息、進行職業培訓和分配政府資金。通過協作形式的生態系統,NextFlex利用各成員機構的專業知識來推動電子製造業的創新。

沃爾(Wall)博士表示,他們代表了一個由工業界和學術界約一百個組織合作的聯盟。然後,除了這數百個組織之外,還有許多官方機構與他們合作。因此,他們圍繞電子3D打印製造技術形成了一個社區。他們所做的另一項工作是在教育和勞動力發展領域,NextFlex 是教育和勞動力發展領域最成功的機構之一,以至於其他七家機構已從NextFlex那裏獲得教育計劃 FlexFactor® 的許可,並將其調整到各機構的技術重點領域裡。

NextFlex 通過其技術工作組吸引行業、學術界和政府參與,為了推進未來五年的技術創新方向。這可以幫助其他成員機構更準確的制定戰略方向,還可以借助大家的力量去解決創新技術帶來的挑戰。此外,通過年度項目會議,NextFlex 能使用官方資金去解決已發現的問題,他們向行業聯盟徵求解決方案,資助解決技術問題,然後向所有成員和政府發佈成效結果。

 

3D 打印爲電子製造業帶來新的變革

Source:NextFlex

NextFlex 的技術中心佔地10,000 多平方英尺,設有兩間採用紙工藝構成的潔淨室。靈活的工藝流程,以適應高品質、小批量的製造;以及用於設計、原型製作和生產試驗級柔性和混合3D打印電子的商用設備。

在電子打印產品中加入添加劑

NextFlex 是在美國製造部的旗下公司,並由國防部資助,該公司認識到其使命的真正獨特性在於電子產品的3D打印,而不一定在於電子產品的靈活性。因此,該研究所開始更多地將其工作稱爲混合電子產品,而不是柔性混合電子產品。這方向的變革成果是為了能夠應用在飛機機翼或車門的任何地方打印電子產品,從而無需在一個表面上進行打印,然後將其粘貼到另一個表面上。

最近的一個項目會議的結果突顯了該技術的領先性。NextFlex 邀請參與者將柔性電子產品的輕量化特性用於無人機或無人機應用。這一挑戰還需要生成高度複雜的多層,大面積打印電路。研究團隊開發了兩種特別複雜、高頻、靈活的雷達板。這些雷達陣列工作頻率爲 24 和 66 GHz,爲無人機提供某種視覺形式。這不僅展示了柔性混合電子技術的先進潛力,而且還擴大了該技術的應用範圍,證明它可以用於複雜的設備和高頻操作。

 

3D 打印爲電子製造業帶來新的變革

“無人機應用靈活混合電子演示器”項目中具有多層電路的無人機
Source:NextFlex

沃爾說,該項目的目標是展示柔性混合電子領域的先進技術,同時也真正拓展了這種技術的想象力。我想說,這可能至少是用增材電子打印製造的最複雜的電子設備之一。

創建多層柔性電子產品的過程變得越來越容易,這一進展構成了 NextFlex 當前重點的重要組成部分。Nano Dimension 等幾家公司已經在使用噴墨3D打印製造多層板,爲這項技術的發展和多樣性做出了貢獻。
例如,前面提到的雷達板不是使用噴墨打印製造的,而是採用了不同的方法,說明了多層柔性電子產品生產中可用的技術範圍。

電子3D打印領域正處於不斷發展和多樣化的關鍵時刻。NextFlex 等組織的主要職責之一是探索可在該領域使用的無數技術,並與其成員分享結果(包括優點和缺點)。與具有標準化方法的傳統PCB生產不同,電子3D打印是一種全新的技術,並能夠不斷激發新的創意方法。無論是通過各種打印技術還是FDM,最佳方法仍未確定,這爲該技術創造了一個有趣且重要的據點。

3D 打印爲電子製造業帶來新的變革

使用Optomec 的 Aerosol Jet 技術打印的互連件,表現出比傳統引線鍵合更好的性能。

Source:Optomec

Optomec 等公司通過提供引線鍵合等傳統方法的替代方案Aerosol Jet 技術打印,取得了重大進展。引線鍵合雖然成熟,但也面臨着挑戰,特別是高頻下的阻抗匹配。Optomec 提供可以取代引線鍵合的解決方案,特別是高頻應用,吸引了多家公司的投資。由於其獨特的應用,柔性電子領域也繼續引起人們的廣泛關注。
通過推動技術進步和促進合作,NextFlex 將自己定位爲美國製造業復興中不可或缺的參與者。該組織正在爲先進3D打印技術成爲電子製造領域不可或缺的未來奠定基礎。這些技術的開發和最終實施不僅有望改變行業,還將重新定義 21 世紀的製造業。

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