EOS增材製造助力新型印刷電路板原型

過去幾年裡，很多人都在撰文論述摩爾定律的終結，並預測計算機晶元的性能不會再呈現每兩年提升一倍的趨勢。原因在於，處理器自身的結構已達到允許的極限——納米級。從技術角度來看，進一步縮小几乎不可能實現。為持續改進性能，製造商正致力於對可堆疊多個結構層的架構進行研究。在電路載板領域，已經形成了類似的方案。德國公司Beta LAYOUT GmbH已成功運用EOS技術製造出此類創新型載板原型，並對其進行了測試。

面臨的挑戰

一直以來，電路載板和傳統PCB的光芒都或多或少地被基於其運行的微處理器所掩蓋。當然，從某種程度上講，這並不公平，因為若沒有高性能中樞神經系統發揮作用，再優秀的大腦也毫無用處。在微電子領域也同樣如此：幾乎所有現代器件都需要電路板才能嵌入一個或多個晶元以及所需的其他電子元件。這形成了一個可以實現從供電、電路系統到信號輸出等各種任務的網路。

在新型元器件中，可供傳統電路板使用的安裝空間通常非常有限。其中一個原因是許多電子設備變得越來越小；即使外形本身比較大，留給真正的電子系統的空間也呈現出越來越小的趨勢。例如，在現有的體積內，需要安裝屏幕、容納越來越多的介面和輸出點，而且電池越來越大。如今，在大多數情況下和大多數領域中，簡單的實驗室PCB足以滿足新電路系統實驗結構的時代已經一去不復返了。除了可用的安裝空間有限外，重量也是一個關鍵因素——採用三維結構的緊湊型電路板此時也能發揮重要作用。

對於現代電子產品，電路系統通常必須爭奪機殼內的有限空間。採用傳統堆疊方式時，PCB無法再容納所需的所有元器件，因此上述三維電路載板成為首選的解決方案。而且，很多器件的生命周期越來越短，這也帶來了額外的挑戰：採用注塑成型工藝製造原型過於昂貴。因此，Beta LAYOUT GmbH決定尋找一種成本更低的高性能替代方案。

解決方案

得益於DMLS增材製造技術，沒有任何解決方案比增材製造更能滿足多層架構的需求。因為增材製造利用激光逐層列印，這也是Beta LAYOUT依賴該技術並使用3D列印製造的塑料零部件的原因所在。創新技術不僅僅應用在列印過程中；列印出模型後，對模型進行特殊加工材料塗覆。後續步驟「激光直接成型」(LDS)形成電路布局，激活塗層後可形成導線跡線。

激光會觸發物理化學反應，產生金屬原子，同時使表面粗糙化。激光直接成型後，將模型置於無電流的鍍銅槽中。此時，銅粒子沉澱在先前激活的區域，形成導線跡線。鍍銅後，導線跡線通過電鍍進一步鍍銅，也可以通過表面加工直接處理。隨後，Beta LAYOUT在公司的內部裝配部門將各個單獨的元器件添加至整體組件中。成品件用作初始原型和模型，可對其進行功能測試並對設計布局進行檢查。

「我們為各種公司提供3D-MID（機電一體化器件）原型製造服務，」Beta LAYOUT GmbH的Manuel Martin解釋說，「使用EOS的FORMIGA P 110，我們能夠快速地向客戶交付高質量產品。尤為實用的是，我們甚至能夠通過網站和在線商店處理3D模型訂單。增材製造已幫助我們成功拓展了業務模型。」

成果

無論對於個體開發者還是大型的成熟公司，增材製造均可以確保客戶定製化的電路載板適用於全新的電子器件原型。塑料組件能以極具吸引力的價格快速生產。同時，該工藝還能提供所需的精度水平和卓越的組件質量，所需的基本主體能夠實現批量化生產，這是一個不容忽視的特性，在執行測試時更是如此。

EOS技術還帶來了高度的靈活性：使用的機器能夠處理各種材料，包括PA 3200 GF，或尼龍鋁粉等。此外，還能夠處理PEEK等高性能聚合物材料和各種金屬材料。關鍵的一點是，所有材料均能夠承受高溫，由此打破了注塑成型工藝在批量生產時所面臨的高溫限制。憑藉這種靈活性，Beta LAYOUT能夠應對特定用途電路載板的特性要求，從而滿足客戶的各種個性化需求。由此，公司可以開發出優化的個性化解決方案，以滿足客戶降低成本、提高耐高溫性能或其他具體需求。

（圖片來源：Beta LAYOUT）

採用增材製造技術，以PA 3200 GF為材料製造而成的功能齊全的電路載體

(圖片來源: Beta LAYOUT)

關於EOS

EOS是金屬和高分子材料工業3D列印的全球技術領導者。成立於1989年，EOS為一家獨立運營的公司，以先驅和創新者的身份，提供全面的增材製造解決方案。EOS包含系統、材料和工藝參數在內的解決方案組合幫助客戶在產品質量上建立決定性的競爭優勢，實現可持續性生產，獲取長期經濟效益。此外，EOS客戶還能從EOS在全球服務、應用工程和諮詢方面的深厚專業技術中獲益。

（本文來源：EOS，如需轉載，請註明原出處。）

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