PCB 3D tlačiareň: Niečo o 3D doskách s plošnými spojmi

3D tlač spôsobila revolúciu vo výrobe vytvorením štruktúr v priebehu niekoľkých minút, ktoré by trvali niekoľko dní, ak by boli vytvorené tradičnými výrobnými a výrobnými prostriedkami.

Dosky plošných spojov sú hlavnými zložkami elektronických produktov a smerujú svet k automatizácii a digitalizácii.

Keď sa dosky plošných spojov (PCB) stretnú s 3D tlačou, vytvára to dokonalý impulz na podporu ekonomického a technologického rastu modernej éry.

Predtým, ako sa pustíme do podrobností o tom, ako bude 3D tlač a technológia dosiek plošných spojov spolupracovať, poďme diskutovať o tom, čo skutočne znamená 3D tlač a čo znamená 3D dosky plošných spojov.

Čo je 3D Prinčanie?

3D tlač je aditívny proces vytvárania trojrozmerných pevných objektov z digitálneho súboru.

V tomto procese sa ukladajú po sebe nasledujúce vrstvy materiálu, až kým sa nevytvorí predmet. Začiatkom osemdesiatych rokov sa 1980D tlač považovala za vhodnú len pre estetické prototypy.

Technologická explózia 21. storočia nám umožňuje využívať 3D tlač ako technológiu priemyselnej výroby, tzv 3D tlač sa používa ako synonymum pre aditívnu výrobu.

Antonymum tohto aditívneho procesu je subtraktívny proces, pri ktorom sa strojom vyrezáva alebo vydlabáva kus kovu alebo plastu.

Čo to znamená pod 3D doskami s plošnými spojmi?

Žijeme v 3D svete, ale väčšina našich elektronických produktov je v 2D, ale čo ak je možné obvody vložiť priamo do akéhokoľvek tvaru, aký chceme?

To by bolo úžasné, pretože to môže ušetriť čas a zvýšiť efektivitu celého tohto procesu.

Výroba vlastnej dosky s plošnými spojmi môže byť nákladná a časovo náročná a musíte vynaložiť veľké úsilie, aby bolo všetko na svojom mieste.

Plošné spoje sú malé, ale proces ich výroby je zdĺhavý.

Na zníženie nákladov spoločnosti vo vyspelom svete outsourcujú výrobu a výroba dosiek plošných spojov do ázijských krajín. Spomaľuje to celý proces.

Na prekonanie tohto problému potrebujeme 3D tlačiareň, ktorá dokáže efektívne vyrábať 3D dosky plošných spojov a urýchliť celý proces.

Existuje viacero spôsobov vytvárania dosiek plošných spojov 3D, ale dve hlavné metódy vytvárania dosiek plošných spojov 3D sú:

  1. Použitie vodivého vlákna
  2. Vytváranie dutých stôp

3D PCB

3D PCB

Teraz budeme diskutovať o týchto metódach podrobne.


  1. Použitie vodivého vlákna

Ak máte prístup iba k jednému vytláčaniu, musíte svoj dizajn rozdeliť na dve hlavné časti.

Je možné vytvoriť aj viac vrstiev, ale najprv musíte zvládnuť mechanizmus dvoch vrstiev. Kroky zahrnuté v tomto procese možno zhrnúť takto:

  1. Začnite proces modelovaním vzoru, ktorý by mal byť vysoký niekoľko vrstiev. Nechajte otvory pre vonkajšie komponenty, ktoré sa majú nainštalovať. Tento model bude pôsobiť ako stopy vytlačené vo vodivom materiáli.
  2. Po vymodelovaní vzoru vytvoríte základnú potlač a táto potlač vyplní medzery medzi obvodmi a okolo nich. Môžete to urobiť jednoduchým odčítaním vzoru z prvého kroku od pevného bloku.
  3. Zarovnaním súvisiacich súradníc by sa dva návrhy z dvoch vyššie uvedených krokov mali uložiť inak. Teraz môžete rozrezať modely a nahrať ich do 3D tlačiarne.
  4. Teraz môžete vložiť vodivé vlákno a vytlačiť stopy.
  5. Bez odstránenia stôp teraz vložíte svoje nevodivé vlákno a vytlačíte druhý model. Teraz ste vytvorili jeden celistvý výtlačok z dvoch rôznych materiálov.

Teraz, keď máte dosku s 3D plošnými spojmi, sú komponenty pripevnené rovnakým spôsobom ako v bežnej PCB.

Pri tomto procese treba dbať na to, aby sa spájkovačka príliš nepriblížila k plošnému spoju.

Na trhu sú dostupné rôzne vodivé vlákna.

Väčšina vodivých variantov vlákien, ako je akrylonitrilbutadiénstyrén (ABS), kyselina polymliečna alebo polylaktid (PLA), polystyrén je bežne známy ako HIPS alebo termoplastický polyuretán (TPU), sa používa v doskách s 3D plošnými spojmi.

Väčšina týchto vlákien obsahuje grafén, druh polovodiča, ktorý umožňuje týmto vláknam viesť elektrinu.

Vedenie elektriny nie je také účinné ako kovy, ale stále dostatočne dobré na to, aby sa vytvorila účinná doska plošných spojov.


  1. Vytváranie dutých stôp

V tomto procese 3D tlačíme model a potom tento model a v tomto modeli sú duté stopy.

Neskôr sa tento model naplní vodivými látkami. T

jeho proces zahŕňa polovicu práce, ktorú sme vykonali v procese vodivého vlákna. Druhá polovica ide na pridávanie vodivého materiálu.

Hlavné kroky tohto procesu možno zhrnúť takto:

  1. Začnite modelovaním vzoru rovnako ako proces vodivého vlákna. Mala by byť vysoká niekoľko vrstiev a mala by uberať z pevného bloku. Mali by byť ponechané len prázdne miesta, v ktorých budú vaše stopy. Treba mať na pamäti, že manuálne pridávanie vodivého materiálu nie je efektívne ako stroj. Preto by ste mali navrhnúť svoje duté stopy o niečo širšie, ako je potrebné.
  2. Malo by sa vybrať nevodivé vlákno ako PLA, PETG a ABS a model by sa mal vytlačiť.
  3. Ďalším krokom je umiestnenie komponentov obvodu a použitie vami zvoleného vodivého materiálu na vyplnenie medzier vo vašom modeli. Na tento proces môžete použiť injekčnú striekačku alebo pipetu.
  4. Dajte svojmu vodivému materiálu nejaký čas, aby sa usadil a vysušil. Proces vytláčania silikónu sa môže použiť na ochranu dosky pred oxidáciou alebo vlhkosťou

3D doska plošných spojov

3D doska plošných spojov

Teraz prejdime k rozlišovaniu medzi doskami s plošnými spojmi 3D a doskami s ne3D plošnými spojmi na základe metódy používanej pri vytváraní dosiek plošných spojov.

Rozdiel medzi metódami 3D tlače a ne3D tlače

Ak hľadáte dosky plošných spojov pre 3D tlač, môžete naraziť na veľa projektov, ktoré vyzerajú ako 3D PCB, ale v skutočnosti to nie sú projekty 3D tlače.

Napríklad kreslenie ochrannej masky na palubu, keď je k tlačovej hlave pripevnené pero, nie je typom 3D tlače.

Je to preto, že na odstránenie nedotknutých oblastí a vytvorenie stôp sa používa svrbiaca kvapalina.

Metóda vytvárania dutých stôp je trochu podobná tomuto procesu.

Princíp fungovania však nie je rovnaký, a preto vyššie uvedený príklad nie je zahrnutý v metódach 3D tlače.

V 3D tlači existujú dve hlavné veci, na ktorých môžete analyzovať, či metóda patrí do kategórie 3D tlače alebo nie:

  1. Môžete vytlačiť model so stopami vodivého vlákna
  2. Môžete vytvárať duté priekopy, ktoré sa neskôr vyplnia vodivým materiálom.

Tieto dve metódy sú podrobne diskutované v prvej polovici článku.

S 3D doskou plošných spojov sú spojené rôzne výhody a nevýhody.

Najprv si rozoberieme nevýhody používania 3D dosiek plošných spojov a potom prejdeme k výhodám používania 3D dosiek plošných spojov.

Nevýhody používania 3D dosiek plošných spojov

Nevýhody používania 3D dosiek s plošnými spojmi možno uviesť ako:

  1. Prvou nevýhodou je obmedzená dostupnosť materiálu. 3D dosky plošných spojov sú vyrobené z kovov alebo plastov s kontrolovanou teplotou a nie všetky kovy a plasty môžu byť kontrolované teplotou.
  2. Materiál použitý v doskách 3D plošných spojov nie je šetrný k životnému prostrediu a nie je možné ich recyklovať. Tiež len veľmi málo kovov a plastov používaných pri 3D tlači dosiek s plošnými spojmi je bezpečných pre potraviny.
  3. Tlačové komory používané v 3D tlačiarni majú obmedzenú veľkosť a veľkosť týchto komôr tiež obmedzuje výstup, ktorý tieto komory môžu produkovať. To znamená pre väčší projekt; musíte vytlačiť rôzne časti oddelene a potom ich spojiť. Bude to časovo náročné a vyžaduje sa manuálna práca, takže náklady sa zvyšujú.
  4. Metódy následného spracovania ovplyvňujú rýchlosť získania hotového produktu, najmä pri veľkých projektoch. Metódy následného spracovania zahŕňajú tryskanie vodou, brúsenie, sušenie vzduchom alebo teplom, chemické namáčanie a oplachovanie atď.
  5. Dizajn je silnou aj nevýhodou 3D dosiek plošných spojov. Niektoré tlačiarne majú nižšiu toleranciu, a preto dochádza k nepresnostiam dizajnu a finálne diely sa môžu líšiť od pôvodného dizajnu. Tieto konštrukčné nepresnosti môžu byť opravené metódami následného spracovania, ale budú zvyšovať náklady, ako už bolo spomenuté vyššie.

To boli niektoré z nevýhod 3D dosiek plošných spojov. Teraz budeme diskutovať o výhodách použitia 3D dosiek plošných spojov.

Výhody používania dosiek plošných spojov 3D

Napriek mnohým nevýhodám sú 3D dosky s plošnými spojmi budúcnosťou.

Výhody používania 3D dosiek plošných spojov možno zhrnúť takto

  1. 3D tlač umožňuje dokončenie zložitejších návrhov bez veľkého ľudského úsilia. Táto flexibilita v dizajne je výhodná v menších projektoch. Tradičný výrobný proces tento luxus neponúka.
  2. 3D dosky plošných spojov sú oveľa lacnejšie ako tradične vyrábané PCB. Rýchle prototypovanie je tiež možné vykonať pomocou 3D tlačiarní. Pri väčších projektoch môžete zostaviť diely rýchlejšie ako pri tradičnom výrobnom procese a úpravy dizajnu možno dokončiť oveľa efektívnejším tempom.
  3. 3D tlačiareň má virtuálnu knižnicu, kde si môžete uložiť veľa návrhov a akýkoľvek dizajn je možné vytlačiť na požiadanie bez predchádzajúceho upozornenia. Táto možnosť tlače na požiadanie je užitočná v malých a stredných podnikoch.
  4. Ak chcete mierne zlepšenie alebo zmenu oproti predchádzajúcemu návrhu, ktorý ste dokončili prostredníctvom 3D tlačiarne, môžete vykonať zmeny v súbore STL alebo CAD vo virtuálnej knižnici. To vám ušetrí čas a môžete tiež experimentovať s rôznymi vzormi. Účinnosť dosiek s plošnými spojmi možno tiež rýchlo zmerať a akúkoľvek revíziu je možné vykonať okamžite pred sériovou výrobou.
  5. Jednou z najdôležitejších výhod 3D dosiek plošných spojov je, že sa vyrábajú bez vytvárania akéhokoľvek odpadu. Tento proces šetrí zdroje a náklady na materiál použitý pri vytváraní dosky plošných spojov.

Z uvedenej diskusie je zrejmé, že 3D dosky plošných spojov majú svoje výhody a nevýhody.

Nemožno ich však vylúčiť z pretekov vo výrobe PCB, pretože sú budúcnosťou.

S technologickými skokmi sa stane konečným výrobným režimom, ktorý nahradí tradičné výrobné metódy, ktoré si vyžadujú viac času a sú drahšie ako dosky s 3D plošnými spojmi. Napriek tomu vyvstáva jedna otázka, či je možné tento výrobný proces plne automatizovať?

Môže byť proces vytvárania dosiek s 3D plošnými spojmi plne automatizovaný?

Technológia umožnila využiť veci, ktoré boli kedysi súčasťou sci-fi filmov.

S tempom, akým technológie rastú, nemožno vylúčiť, že celý proces 3D dosiek plošných spojov bude možné v blízkej budúcnosti plne automatizovať.

V súčasnosti však existujú rôzne obmedzenia v plnej automatizácii tohto procesu, vrátane tolerancie materiálu, veľkosti výstupu 3D tlačiarne atď.

3D dosky plošných spojov sú v súčasnej dobe úspešné len v menších projektoch.

Po prekonaní technologických nedostatkov však existuje veľká šanca na začlenenie dosiek 3D plošných spojov do sériovej výroby.

PCB 3D tlačiareň

Záverom tohto článku by som chcel povedať, že 3D dosky plošných spojov spôsobia revolúciu vo svete možno podobným spôsobom, akým dopad vytvoril vynález integrovaných obvodov, ktorý následne viedol k technologickej revolúcii.

My, ľudské bytosti, musíme investovať do tejto futuristickej technológie, aby sme zakryli všetky medzery prítomné v plnej automatizácii 3D dosiek s plošnými spojmi.

Prejdite na začiatok

Získajte rýchlu cenovú ponuku!

x
Nahrať súbor

Získajte rýchlu cenovú ponuku!

x
Nahrať súbor