使用增材制造技术制造多维电路载体
Beta LAYOUT | 成功案例
利用 EOS 技术制作新型印刷电路板 (PCB) 原型
2016 年初,很多人都在写摩尔定律的终结,预计计算机芯片的性能将不再是每两年翻一番。究其原因,处理器本身的结构已经在几纳米之内。从技术角度看,进一步降低性能几乎是不可能的。为了继续提高性能,制造商们正在研究将多个结构层堆叠在一起的架构。在电路载体领域也有类似的方法。德国 Beta LAYOUT GmbH 公司已成功利用 EOS 技术制造并测试了这些创新载体的原型。
"由于具有诸多优势,增材制造技术为广大市场参与者提供了高附加值。通过我们的服务,研发部门获得了利润,这反过来又对我们的业务模式产生了积极影响。这使我们能够向大量用户提供先进技术的优势"。
Manuel Martin | 产品经理3D-MID | Beta LAYOUT GmbH
挑战
生产电路载体的单个原型
一直以来,电路载体和传统印刷电路板都被微处理器所掩盖。这有点不公平,因为如果没有高性能的中枢神经系统,再好的大脑也无济于事。微电子领域也有类似的情况:几乎所有的现代设备都需要一块电路板,以便集成一个或多个芯片,以及额外所需的电子元件。这样就形成了一个网络,完成从供电、电路到信号输出的一系列任务。
在新设备中,传统电路板的安装空间往往很小。其中一个原因是,许多电子设备的体积越来越小;即使外形本身较大,留给实际电子设备的空间也往往很小。现有的空间需要用来容纳屏幕、越来越多的接口和输出点以及更大的电池。在大多数情况下,在大多数行业中,简单的实验室印刷电路板就足以用于新电路的实验性构建的时代已经一去不复返了。除了可用的安装空间外,重量也是一个关键因素--结构紧凑的三维电路板在这方面也发挥着重要作用。
在现代电子产品中,电路往往需要争夺外壳内的有限空间。如果采用传统的堆叠方式,印刷电路板已无法容纳所有必要的元件,因此上述三维电路载体成为首选解决方案。同样,许多设备的生命周期越来越短,这也带来了额外的挑战:注塑成型的成本太高,无法制造原型。因此,Beta LAYOUT GmbH 决定寻找一种成本更低、性能更高的替代方案。
解决方案
没有比增材制造更适合多层结构要求的技术了。这是因为它使用激光逐层制作部件。这就是 Beta LAYOUT 依赖这项技术并使用 3D 打印制造的塑料部件的原因。创新发生在打印工艺本身之后;模型一旦制作完成,就会涂上一层特殊的表面涂层,这种涂层是用增材制造制成的。随后进行的所谓 "激光直接成型"(LDS)可生成布局,通过激活表面处理可将其转化为导体轨道。
激光引发物理化学反应,产生金属孢子,同时使表面粗糙化。激光直接成型后,将模型放入无电流的铜槽中。铜颗粒沉积在先前活化的区域,形成导体轨道。镀铜后,导体轨道可通过镀锌进一步镀铜,或直接进行表面处理。之后,Beta LAYOUT 公司的内部装配部门会将各个组件添加到设备中。完成后的部件可作为初始原型和模型,进行功能测试和设计布局检查。
"Beta LAYOUT GmbH 的3D-MID 产品经理 Manuel Martin 解释说:"我们为不同的公司提供3D-MID(机电一体化设备)的原型制造。"使用EOS 的 FORMIGA P 110,我们可以快速向客户提供高质量的产品。尤其实用的是,我们甚至可以通过网站和在线商店处理3D 模型的订单。增材制造使我们成功地拓展了业务模式"。
成果
无论是个人开发者还是大型企业,增材制造都能确保定制的电路载体用于新电子设备的原型。塑料元件的生产速度快,价格低廉。同时,该工艺还能提供必要的精度和高元件质量,使所需的基本主体在生产过程中就像已接近批量生产的产品一样--这一点不容小觑,尤其是在试运行过程中。
EOS 技术还具有高度的灵活性:所使用的机器能够加工各种材料,例如填充玻璃珠的PA 3200 GF或填充铝的聚酰胺。 Alumide.此外,还可加工PEEK等高性能聚合物和各种金属。最重要的一点是,所有材料都能耐高温,而这正是注塑工艺在批量生产中的局限性。
由于这种灵活性,Beta LAYOUT 能够满足客户的各种个性化要求,例如,满足电路载体预期用途的特殊性。这样,公司就能开发出个性化的优化解决方案,无论是在降低成本、提高耐温性方面,还是在其他任何特殊要求方面。
除了这些优势之外,增材制造还带来了另一个额外的好处:"归根结底,我们正在经历的是先进技术的民主化。如果没有这样的创新,我们就根本无法提供3D-MID 服务,"Manuel Martin 说。"这意味着许多小公司和开发公司将没有机会实现这样的原型。因此,备受关注的中小型公司的创新和创造力将失去动力,研发部门的活力也将大打折扣。
增材制造是进一步创新的催化剂--这样一来,或许就是建立新摩尔定律的出发点。
成果一览
- 简单: 获得先进的研发技术
- 定制: 量身定制产品的服务提供商
- 经济:免工具生产降低成本
EOS 成功案例
通过 EOS 探索三十年来开拓3D 打印 的卓越成就