3D tisk plošných spojů i v ČR

3D tiskové řešení je zásadním skokem kupředu v technologii konstrukce desek plošných spojů od 40. let 20. století. Díky zařízení DragonFly 2020 LDM ztrácejí plošné spoje svůj přídomek „plošné“. Jak vodiče, tak samotné desky plošných spojů je na něm možné tisknout jako trojrozměrnou konstrukci. Tiskárnu DragonFly má Technická univerzita v Liberci (TUL) jako jediné pracoviště v České republice.

Zařízení využívá k práci vodivé nanočástice stříbra rozptýlené v hustém roztoku a fotopolymer vytvrzovaný UV zářením, který slouží jako izolant. U tradiční technologie výroby plošných spojů je např. u dvouvrstvé desky nutné základní oboustranně plátovaný materiál provrtat v místě požadovaných průchodů, galvanickou cestou pokovit stěny těchto otvorů a leptáním vytvořit vlastní spoje na obou stranách desky. Tyto výrobní kroky s novou technologií 3D tisku zcela odpadají. Zařízení DragonFly 2020 LDM dokáže umístit vodič libovolně v prostoru desky a i rozměry vodičů lze měnit podle potřeb – např. tloušťka se může plynule měnit v rozmezí od 17 do 101 mikrometrů. Maximální tloušťka desky je pro zachování garantované přesnosti programově omezena na tři milimetry, ale lze tisknout libovolně tvarovaný profil desky, např. s kavitami (vybráním) pro součástky. Tisknout lze velmi složité motivy, v nichž mohou vodiče vést v prostoru jakkoliv, tedy pod libovolným úhlem. Lze tak např. vytvořit 3D cívku přímo uvnitř desky. Protože zde není omezeni jen na klasický plochý tvar desky, lze ji navrhnout různě tvarovanou, srůznými profily a optimálně vyplnit prostor ve finálních zařízeních. Prostor šetří i to, že pro jednotlivé komponenty, které se následně na desku pájí, lze připravit už během tisku vybrání, kam se poté umístí součástka, a zapustí se do desky (tzv. embedded components).

3D tiskové řešení je zásadním skokem kupředu v technologii konstrukce desek plošných spojů od 40. let 20. století, kdy byla zavedena v podobě, v jaké se nyní používá. Technologii DragonFly představila izraelská firma Nano Dimension v roce 2017 na veletrhu v Mnichově. Fakulta mechatroniky TUL unikátní tiskárnu pořídila díky operačnímu programu Výzkum, vývoj a vzdělávání za 5,6 milionů korun a je nyní jediným českým pracovištěm, které s ní pracuje.

Je to technologie, která otevírá nové možnosti výroby plošných spojů. Po nastavení parametrů nebo importu trojrozměrného návrhu stroj vytiskne najednou celou desku, další kroky nejsou potřeba. Pro rychlé prototypování nebo netradiční vedení spojů má technologie obrovské možnosti. V blízké budoucnosti lze předpokládat, že vývojáři zapracují na návrhových systémech i na dalším vylepšování technologie tak, aby se přiblížila potřebám sériové výroby.

Zařízení fakulta využije ve výuce, např. v rámci nového bakalářského studijního programu mechatronika. V současné době fakulta připravuje specializaci tohoto programu zaměřenou na chytré technologie. Studenti budou v rámci ateliérových předmětů navrhovat zařízení a jejich součástí bude i návrh a výroba vlastních tištěných spojů. Vedle výuky a vývoje prototypových elektronických zařízení počítá fakulta s tím, že bude tuto technologii využívat ve spolupráci s průmyslovými podniky. Nabízí se např. oblasti medicíny nebo automotive.

[Tiskové materiály Technické univerzity v Liberci.]