Nano Dimension 3D 打印機輕松制作多層 PCB

在市場環境快速變遷下，能否迅速回應市場需求、加快產品上市時間，對產品開發者來說無疑是一大考驗。以色列新創公司 Nano Dimension 看準這樣的需求，開發出可印制專業級多層印刷電路板（PCB）的 3D 打印機“Dragonfly 2020”，方便設計開發者自行打樣，不僅能節省成本，也能有效縮短研發時程。

　　日前在兩年一度的德國慕尼黑電子展（electronica 2016）中，Dragonfly 2020 成為 PCB 展區一大亮點，吸引大批人潮涌進展位詢問了解。Nano Dimension 共同創辦人 Simon Fried 在展會現場說明，業界普遍以委外方式制作 PCB 原樣或小量生產，但往返等待及修改過程所耗費的時間，都將反映在制作成本上，若采用 3D 打印 PCB 原樣便能自行掌握進度、縮短研發周期及降低成本，甚至能避免因委外打樣以致設計外流的風險。

▲ Nano Dimension 共同創辦人 Simon Fried（圖片來源：《科技新報》攝）

　　有別于其他打印單層 PCB 的 3D 打印機，Dragonfly 2020 可快速制作專業級多層 PCB，而印制成的 PCB 也如同一般 PCB 能焊接電子零部件。Simon Fried 指出，Dragonfly 2020 結合三大先進技術，包括 3D 噴墨技術、獨家納米科技噴墨材料以及 3D 軟件。

▲ Dragonfly 2020 機器尺寸為 100 x 60 x 60 cm，重達 80 kg（圖片來源：《科技新報》攝）

　　Dragonfly 2020 所采用的噴墨技術，可同時噴出導電（conductive）和絕緣（dielectric）墨水材料，透過堆疊沉積方式依設計逐層噴印、布線，制作鍍通孔（Plated Through-Hole）、非鍍通孔（Non-Plated Through-Hole），每層之間相互絕緣。

　　Dragonfly 2020 打印線寬與間距約 90 μm，目前最大可印制尺寸 20 x 20 x 0.3 cm 的多層 PCB 原型，在高度范圍內可印制層數不拘，每層高度需至少 3 μm；分辨率為 X 軸 2,160 dpi、Y 軸 2,160 dpi、Z 軸 8,500 dpi。

▲ 可同時以導電與絕緣墨水材料噴印（圖片來源：Nano Dimension）

▲ 多層 PCB 結構示意圖（圖片來源：Nano Dimension）

　　至于印制專業級多層 PCB 的關鍵，便是 Nano Dimension 所研發的高導電銀納米粒子墨水“AgCite”，但因成本較高，僅適用于 PCB 打樣或小量生產。此外，搭配特制軟件“Switch”可操控設備及編輯 3D 檔案，亦支持業界常用檔案格式 Gerber、Excellon 等。

▲ 以 Dragonfly 2020 印制通孔 （圖片來源：《科技新報》攝）

▲ 3D 打印多層 PCB（圖片來源：《科技新報》攝）

▲ 3D 打印立體電路板 （圖片來源：《科技新報》攝）

　　Simon Fried 表示，Dragonfly 2020 為產品開發者提供極高自由度與創新空間，不僅能突破傳統 PCB 設計框架，也能自行打樣制作以節省時間與成本、加速將成品推出市場。不過，現階段仍有些技術問題有待改善解決，包括打印時間、量產問題。雖然 3D 打印 PCB 可縮短委外制作往返交件的時間，但打印時間不算短，以印制 20 x 20 cm 單層 PCB 來說，約需 1 小時左右完成，層數愈多而線路設計愈復雜的 PCB，則花費時間也會相對較久。

　　正因為打印時間長、銀納米粒子墨水成本較高等限制，現階段 Dragonfly 2020 還不適合做為量產制造使用，但 Nano Dimension 將持續朝此目標改進，并開發成本較低廉的銅或鎳導電墨水。

　　目前 Dragonfly 2020 已陸續導入多家企業公司使用，包括以色列軍防公司、德國微處理器解決方案商 PHYTEC；美國軍防科技公司、銀行控股公司、3D 打印商 FATHOM、跨國科技企業等，日后有望持續擴大導入企業使用。