Optomec新款电子电路3D打印机Aerosol Jet HD2，精度可达10微米

2021年1月20日，南极熊获悉，气溶胶喷射打印(AJP)和定向能量沉积(DED)3D打印机开发商Optomec发布了最新的电子电路3D打印机：Aerosol Jet HD2。

Optomec的新产品可以实现将互连器件3D打印到基板上，不过现在的精度和速度比以前更高。HD2还能够制造出具有更高频的电路板，或可应用到信号中继或汽车雷达。

△Optomec的新型HD2 3D打印机可以制造高频电路产品，图片来自Optomec

Aerosol Jet产品经理Bryan Germann说："HD2真正改变了设计人员对IC封装的思考方式，它不仅可以缩小最终电子封装的尺寸，而且在高频信号方面，它的性能也优于线键，线材键合在40GHz以上就会产生很强的电感。"

Optomec的AJP 3D打印产品

随着HD2的推出，公司生产了四种不同的AJP机器，包括Flex、5X和原来的HD。气溶胶喷射打印是Optomec的两大打印技术之一，它主要用于在LED芯片或叠层模等设备内部的3D基材之间创建互连。

△Optomec的AJP 3D打印工艺

在AJP工艺中，Optomec的系统将纳米颗粒的油墨喷到2D或3D表面，然后烧结在一起。这项技术消除了传统的金属丝键合的需要，与导电金、银的兼容性，使其在航空航天和消费电子领域都得到了应用。

例如，三星电子已经安装了Optomec的AJP 5X系统，作为加速电子产品生产过程的一种手段。在其他地方，AJP已被用于制造从高分辨率电路、集成传感器的涡轮叶片到无线蓝牙收发器等各种产品。

去年，全球军火厂商诺斯罗普-格鲁曼公司的研究人员甚至在Optomec技术的基础上，开发出了3D打印升级半导体的新方法。现在，随着新机器的推出，Optomec对AJP工艺本身进行了改进，以更好地满足利润丰厚的半导体市场。

△Optomec AJP 3D打印工艺的特写，图片来自Optomec

新型Aerosol Jet HD2机器

Optomec的新系统旨在让用户创建复杂的电子器件，让5G功能设备获得更好性能。因此，HD2在制造过程中注重精度，它能够打印的最小尺寸达10微米宽，明显优于原来的20微米。

与AJP的前辈一样，HD2也可以在2D或3D基板上进行打印，支持多种墨水输入设备，意味着在打印过程中可以切换材料。Optomec的新机器还依然兼容导电金属以及一些介电聚合物，可以生产复杂的电子产品，如传输线、传感器或天线。

从尺寸上看，HD2的重量为567kg，高2185mm，比上一代产品更大更轻，同时打印尺寸更大，达300×300×100mm。连接性方面，新机器还配备了USB 3.0和RGB LED端口，用户可以根据自己的需要定制照明配件。

HD2的其他可选配件还包括用于4轴加工的旋转台，以及可实现自动上料、大批量制造的在线输送选项。最后，新用户还可以获得专有软件，软件可指导用户完成初始设置，并确保符合质量要求。

技术规格

以下是Aerosol Jet HD2 3D打印机的技术规格。可以通过Optomec的经销商网络进行订购。

尺寸：46 x 60 x 86 英寸（1168 x 1525 x 2185 毫米）
工作区域：300×300毫米（XY）。
重量：1250磅（567公斤）
吞吐量：每秒3根点对点线
精度/重复性：+- 5 um，超过25 mm。
线路：厚度<1至10+微米
材料：导体银、铜、金
软件：CAD/CAM离线编程

其他电路3D打印机

重大突破：Nano Dimension3D打印世界首块10层PCB电路板

2020年5月19日，德国慕尼黑和佛罗里达州博卡拉顿（GLOBE NEWSWIRE），传感器解决方案供应商HENSOLDT与领先的3D打印电子（AME）/印刷电子（PE）供应商Nano Dimension合作，在利用3D打印技术开发高性能电子元件的过程中取得了重大突破。利用Nano Dimension公司新开发的介电聚合物油墨和导电油墨，HENSOLDT公司成功地组装出了世界上第一块10层3D打印电路板(PCB)，电路板的两面都焊接了高性能的电子结构。南极熊3D打印网了解到，在此之前，3D打印电路板无法承受元件双面口的焊接工艺。

△世界首块10层3D打印PCB电路板

"军事传感器解决方案要求的性能和可靠性水平远远高于商用元件。"HENSOLDT首席执行官Thomas Müller说。"通过3D打印的方式，以更少的工作量更快获得高密度的组件，使我们在这类高端电子系统的开发过程中具有竞争优势。"

"Nano Dimension与HENSOLDT公司的合作关系是我们理想的客户合作类型，"Nano Dimension总裁兼首席执行官Yoav Stern评论道。"与HENSOLDT的合作和学习，使我们在聚合物材料应用方面达到了前所未有的深入了解。此外，它还指导我们开发出了Hi-PED（高性能电子器件），在最短的上市时间内实现独特的应用，创造了竞争优势。"

△世界首块10层3D打印PCB电路板

HENSOLDT于2016年开始与Nano Dimension的DragonFly 3D打印系统合作，以研究3D打印电子产品的可能性。2019年，HENSOLDT成功实施了DragonFly Lights-Out Digital Manufacturing (LDM)打印技术，这是行业内唯一的全天候3D打印电子电路的快速成型制造平台。

△视频：电路板3D打印技术原理

AME电子电路3D打印技术在生产前验证新设计和专用电子元件的功能是非常有用的，是一种高度敏捷和个性化的工程方法，用于新的电子电路原型设计。这使得开发过程中的时间和成本大大减少。此外，AME在开始生产之前就能提供经过验证和批准的设计，从而提高了最终产品的质量。

同时进行多种材料的增材制造是一种革命性的方法，可以帮助重新定义未来的电子产品的属性，包括密度，尺寸和灵活性。至少 配有两个打印头，一个用于纳米银导电墨水，另一个用于介电聚合物墨水。允许DragonFly LDM在单个3D打印作业中同时使用两种墨水进行打印。

但是，进行多层电路3D打印的时候，线路的设计走向、层与层直接的间隔距离等问题，会产生大量难题。所以，这次10层3D打印电路的突破，是一个新的里程碑。

国产梦之墨电路3D打印机

2020年6月10日，国产液态金属电路3D打印机研发商梦之墨完成A+轮近亿人民币融资，投资方为麦星投资、中冀投资等，浙大同创为财务顾问。

△梦之墨第一代液态金属电路打印机

梦之墨是一家液态金属电路3D打印机研发商，公司主要产品为液态金属桌面电子电路打印机等制造装备，在电子工业、设计开发、文化创意、教学科研与艺术创作等领域广泛应用。

△在柔软版上打印的电路

目前，梦之墨已经开发出一些面向教育和消费的电路3D打印图案产品。

各种油画、水墨画见过多了，南极熊还是第一次见这样具备科技和美学的工艺品——液态金属2D打印（液态金属电子电路打印）通电的电路画。

△液态金属2D打印工艺品：春暖花开

△液态金属2D打印工艺品：灯塔

上面两幅画，可不是普通的水墨画或者油画，而是可以通电、可以发光的电路画。画的每一笔，都是可以通电的，并且装有LED灯。它是采用含有“铟”的液态金属作为材料，通过打印机打印出来的。

科技小知识：

液态金属常温下呈现液态，有金的光泽、银的质感，聚如流水，散若珍珠。铟，作为液态金属的主要成分之一，地壳储量仅为黄金的六分之一，被列为稀有金属。
珍稀的材料、独特的质感、神秘的科技天赋，形成了液态金属独具一格的艺术魅力，造就了她迷人的形态和浪漫气息。她宛如身着晚礼服的冷美人，绝尘而出，让每一个初见她的人都被惊艳。

△液态金属打印电路工艺品，正在生产包装

△打印的柔性电子器件，可以通电弯曲发光

△打印的柔性电路，可以弯曲折叠

液态金属增材制造（3D打印）是一种变革性的电子制造技术，通过液态墨水直接制造出电路和电子器件，总体上有如下特点：
①电子电路3D打印机体积小，可以直接放在桌面上；
②及时打印，速度快，立等可取；
③良好的导电性，导电率10^7 S/m
④兼容各种表面，材料改性后粘附性好；
⑤打印过程在室温下进行，无需高温激光烧结等后处理工艺；
⑥综合成本低，打印时间短、材料可回收、环保；
⑦项目组已经申请超过80项底层核心技术发明专利，具有完整的自主知识产权体系。

△电路打印的长城图案，连接的灯可以发光

随时随地实现电子电路的直接打印是全球科学界与工业界的一个梦想。液态金属个人电子电路2D打印机的问世以及液态金属电子墨水的研制，圆了在极低成本下快速、随意地制作电子电路的梦想。同时为发展超高功率密度光电器件及印刷电子开辟一条全新途径。