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    越來越多的高產量電子制造不斷轉移至低成本國家，西方國家正謀求新技術以在低產量、高利潤生產領域站穩(wěn)腳跟。     導電材料數字印刷是一種生產柔性和剛性PCB的靈活方法，無需預先提供昂貴的加工程序。非重復性加工使低產量成本和周轉時間大大減少，并提供了代替歷來用于PCB生產的勞力密集程度較高工藝的方法。      傳統(tǒng)上，PCB生產是一種勞動力密集程度相當高的工藝，其步驟繁多，而且每個步驟都需要一定的人工干預。傳統(tǒng)PCB生產還依賴于前端非重復性工程（NRE）初期費用。它通常以諸如光掩模或絲網等生產工具的形式體現。這表明初期加工成本將對小批量生產運營帶來嚴重影響，而相關勞力和基礎設施成本將決定大批量生產成本。因此，高產量PCB生產不得不轉至低成本國家以減少成本。     小型生產運營通常要求具備的便捷性促使生產地點相對而言保持在本地范圍內。但加工和勞力成本仍表明這是一種昂貴的工藝，其低產量的單位零部件成本相對較高。導電材料數字印刷為非勞力密集型生產工藝提供了可能性，該工藝還通過排除對諸如絲網或光掩模等初期加工工具需求減少了成本。 導電材料數字沉積     過去十年里，數字印刷導電材料的可行性引起了人們的極大關注。這項研究的絕大部分源自有機電子產品領域，其中生產全印電子設備和顯示器的前提要求具備可印式接觸導線和信號總線。大部分初期研究聚焦于諸如聚二氧乙基噻吩/聚對苯乙烯磺酸（PEDOT：PSS）等傳導聚合體，后期解決方案采用碳和金屬微粒材料。     傳導聚合體存在傳導性相對較低的問題，而較厚的絲網印刷銀材料可產生較高傳導性，但這些材料必須經歷一個高溫燒結階段來獲得最佳傳導性，這因而限制了基底材料的選擇范圍。然而，采用金屬顆粒墨通常無法對印刷線路板（PWB）進行噴墨印刷，因為顆粒大小和凝結方向會嚴重影響印刷工藝的可靠性。在油墨中開發(fā)金屬納米顆粒取得的新發(fā)展使噴墨印刷成為可能，但其生成的薄墨層和燒結需求仍然限制了該工藝的實用性。      提供極大傳導性的低溫數字工藝將帶來一種在低成本柔性和剛性基底上完成快速原型制造和中小型批量生產的快速而靈活的途徑。 新工藝      可印式導電金屬材料往往須在材料的流變性和傳導性之間做出折衷。用來在印刷和粘附基底期間提供流動性的粘結劑和載體影響了最終復合層的傳導性，并阻止電流經過導線。     但有一種工藝提供了使加成制備和基底粘附不受印刷部分傳導要求限制的途徑。導電油墨技術（CIT）開發(fā)了一種工藝，其中將催化墨印在基底上，并將紫外線進行固化以提供一種快速加工而成的粘著基層。該基層本身不具備傳導性，但其對金屬層的無電鍍沉積發(fā)揮著催化劑作用。     已印刷的固化基底被浸入商業(yè)可用的無電解鍍槽內，并對基槽頂部厚金屬層進行沉積處理。這種由兩個階段組成的工藝使電鍍槽得以分別為適應不同基底材料和不同印刷工具而得到最優(yōu)化，并不影響最終工序的傳導性。該工藝可使用大部分標準無電鍍金屬，其中包括鎳、鈷和鈀，但使用最普遍和最廣泛的是銅?？稍诰€內執(zhí)行該工藝的兩個階段，或在之后執(zhí)行無電解鍍作為批次處理。     銅的通常增長率范圍在每分鐘20納米到每分鐘90納米（相當于大體積銅）之間，其在10分鐘左右的電鍍過程中會產生30歐姆的薄膜電阻。通常電阻系數是大體積金屬（銅）的2.5倍，但據電鍍槽和所用條件而定。     CIT工藝的最佳傳導范圍大于10歐姆（相當于1.5至2微米的大體積銅）。它適用于廣泛應用，其中包括超高頻無線射頻識別（UHF RFID）、鍵盤膜、低電流PCB（信號）、低功率加熱器組件、廣泛的傳感器應用及許多其它柔性和剛性應用。若需要更高的傳導性和更大的載流量，還可執(zhí)行工藝后電鍍。 噴墨印刷分辨率     CIT工藝專為像由賽爾、柯尼卡美能達和Spectra生產的壓電可控制噴印式印刷頭而設計。這些印刷頭的通常原始分辨率在每英寸大約180個到360個噴嘴，其專為以高于每英寸360個點的分辨率印刷而設計，其滴量在約40 pl以下。此類印刷分辨率通?？商峁┑韧诰埘セ蚓埘啺坊咨?00微米線寬的尺寸。然而，新一代灰度印刷頭支持低至32 pl左右的可變滴量，這使其獲得了約50微米或更小的數字印刷尺寸。 數字制造系統(tǒng)     廣泛系統(tǒng)可用于柔性電路的數字生產。位于該范圍低端部分的是諸如Dimatix的DMP系列等小型開發(fā)系統(tǒng)。此類印刷機將通過采用即拋型16個噴嘴印刷頭，以不同分辨率生產A4紙張。由于印刷頭上的噴嘴數量較少，因而此類系統(tǒng)的產量較低，但其可完美地用于開發(fā)和精確研究。     諸如Xennia科技推出的X4000系列或柯尼卡美能達推出的XY100等系統(tǒng)將更加適用于生產。這些系統(tǒng)也基于A4格式，其采用諸如Xaar Omnidot系列或柯尼卡美能達KM512系列等較大型工業(yè)印刷頭。這些系統(tǒng)的印刷帶寬高達70毫米，生產率高達每分鐘1至2平方米。類似系統(tǒng)也可提供1米或更長的寬度，生產率據印刷頭和所需配置而定。     CIT還與普雷科聯手開發(fā)了用于對柔性電路和無線射頻識別（RFID）天線進行線內卷帶式生產的窄網數字印刷工具--MetalJet 6000。該系統(tǒng)可在140毫米平臺上進行印刷和固化，并可執(zhí)行我們的專利電鍍模塊，它大大減少了對網絡材料進行線內無電解鍍所需具備的足跡大小和復雜度。當前的印刷頭技術使該系統(tǒng)能以每毫秒0.56（等于每分鐘4.7平方米）的速度生產柔性電路，其生產諸如UHF RFID天線等產品的通常速度為每毫秒0.3（等于每分鐘2.5平方米）。該系統(tǒng)具模組性，可進行相關配置以提高生產速度和/或沉積厚度。      這些解決方案在多數情況下，提交CAD圖可使10平方米單層板的通常周轉時間不超過1小時。 總結     新數字技術提供了采用NRE最少的快速工藝生產中小批量規(guī)模PCB的加成、免加工方法。將噴射特點和油墨粘附性從材料電特性中分離出來的能力提供了對導線傳導性的獨立控制。采用噴墨印刷作為一種生產方法提供了高產能和簡短的周轉時間，并未增添前端加工成本。      Steve Thomas博士曾獲材料科學和冶金術學士學位，Steve在劍橋大學的卡文迪什實驗室完成了有機半導體和設備領域的博士和博士后研究。繼在瑞士蘇黎世的一家電信新興企業(yè)擔任多種研發(fā)和工程管理職務后，他返回英國就職于各種咨詢、知識產權和技術轉讓公司，其中包括劍橋大學的技術轉讓辦公室。2004年9月，Steve加盟Conductive Inkjet Technology任應用工程師，他在其中參與了多種導電材料數字沉積開發(fā)工作。  轉載自：電子生產設備網