3D打印机把制造PCB变得越来越简单！

惠普(HP)的列印技术专家James Stasiak表示：“我们将3D列印技术视为实现一个包含上兆感测器的世界之推手；”他在一场专题演说中表示，传统电子元件与奈米材料3D列印在新型基板上的结合，将可因应未来物联网对低价感测器的需求，而已经有厂商如美国业者Kateeva可提供适合房间尺寸大小的YieldJet喷墨印表机，能制作出OLED元件并能进行DNA印刷与其他生物性材料的研究。

在该研讨会现场，来自以色列的新创公司Nano Dimension的DragonFly 2020 3D印表机首度在美国亮相，该设备能制作出20公分(cm)见方、高度约3公厘(mm)、线迹宽度仅80微米(micron)的多层电路板，依层数不同，所需时间仅3~20小时。

Nano Dimension锁定的客户是那些不想等待(通常得需要数周制作时间)、而且可接受约5万美元印表机成本的电路板使用者；该公司打算在明年的国际消费性电子展(CES)开始预售其3D印表机产品，并自明年底开始出货。


Nano Dimension的3D印表机可制作出精致的小型电路板

Nano Dimension的3D印表机关键是银导电油墨以及该公司自家开发的绝缘油墨，采用Minolta制造的500-nozzle喷头；就像是其他许多锁定相同市场的业者，该公司也正在开发更廉价的铜导电油墨，不过如其共同创办人暨执行长Amit Dror所言，到目前为止产业界还没有人能克服让铜避免在列印过程中氧化的问题。


以色列新创公司Nano Dimension共同创办人暨执行长Amit Dror与该公司的3D印表机一同亮相

HP的Stasiak 表示，像是Nano Dimension 这样的公司最终可提供比传统方法成本更低、弹性更大的印刷电路板制作方法；不过他也指出，采用喷墨方式的挑战之一，是目前技术仅能提供毫微微升(femto-liter)的墨滴，使得制作出的电路板线迹相对较大。

以挤压成形技术制作电路板的3D印表机

另一家新创公司Voxel 8则是由美国哈佛大学(Harvard)实验室诞生，也展示了一款能制作电路板的3D印表机；不过该设备并非使用喷墨，而是采用自家开发的一种牙膏状材料以挤压成形(extrusion)方式制作电路板。其材料与制程使Voxel 8的3D印表机不但能制作塑胶电子元件，也能制作导电元件。


Voxel 8共同创办Michael Bell与该公司的3D印表机

Voxel 8共同创办Michael Bell表示：“我们能制作出传统印刷电路板(PCB)制程无法制作的东西，像是3D助听器或是塑胶天线。”Voxel 8到目前为止已经募得1,300万美元创投资金，其印表机能制作出6×6×5英寸大小、200微米线迹的电路板，预计在明年5月之前可以出货，售价9,000美元；该公司并表示，未来可望将线迹进一步缩小到1微米。

3D印表机越来越便宜

还有一家美国业者Owl Works展示其3D印表机Morpheus，能制作340×190×330mm、170微米解析度与25~200mm高度的元件；该设备预计明年春天开始销售，价格仅500美元，几乎是目前市面上类似产品的一半。该公司行销长S.J. Park表示，产品价格低廉的原因是因为采用较低成本的超紫外线光源、液晶萤幕取代其他印表机采用的雷射与数位光处理器。


Owl Works行销长S.J. Park展示其低价3D印表机Morpheus
高通展示以塑胶基板制作之电子元件

以塑胶基板制作电子元件的技术又被称为表面电子元件(surface electronics)，高通正在为该类元件寻求应用；该公司研究人员Stein Lundby表示：“我们正在试图为这种相对较低阶的电子元件，定义或创造高价值的应用，希望能利用其优于传统电子元件的尺寸优势。”

Lundby展示了高通打造的原型产品EnFucell，它是一款混合式塑胶电路，结合蓝牙与加速度计晶片，看起来就像是一片OK绷，能放进高尔夫球杆以量测使用者的挥杆力道。这种可抛弃式的贴片，采用印刷电路以及能维持一场赛事时间的电池，将收集到的数据传送至智慧手机应用程式；该一次性使用元件可避免将让内建于球杆的晶片长期处于高尔夫球杆可达1500G的挥杆力道，那可能是晶片难以耐受的。


高通研究人员Stein Lundby展示其塑胶电子元件原型


高通开发的EnFucell元件能与高尔夫球杆结合

塑胶LED

其他在展场上亮相的表面电子元件，包括Nth-Degree展示将LED嵌入塑胶的方案；该公司将推出首款产品－－LED灯条与开发工具，售价每英尺5美元。Nth-Degree的产品以自家开发的导电油墨以及专利氮化镓(gallium nitride) LED技术所制作，未来打算进军电脑与电视机，做为超薄的背光。


Nth-Degree展示将LED嵌入塑胶的方案

芬兰的研究机构VTT Technical Research Centre展示了以智慧型手机透过NFC传送电源，点亮印刷电路板上8颗LED的技术；这种将未封装小型LED安装在印刷电路板的技术，是由该机构的第三方合作夥伴开发。


VTT Technical Research Centre展示以智慧型手机透过NFC传送电源，点亮印刷电路板上8颗LED

此外VTT还展示了塑胶基板与LED结合的技术，这部分技术并已经独立为一家公司Flexbright；该新创公司目前正在测试产品原型，并号称已经有一部分潜力客户。