气溶胶喷射技术

Optomec气溶胶喷射打印技术有效地生产3D打印电子产品。

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气溶胶喷射背后的技术

Aerosol Jet背后的技术能够在2D和3D基板上打印互连。对于2D应用，可以通过在电路交叉点印刷电介质材料来创建多级互连——本质上是模仿多层电路板，但在单层上。之所以能够实现这一点，是因为Aerosol Jet工艺支持多个墨水输入设备，允许在打印过程中切换甚至混合材料。

此外，Aerosol Jet可以在3D表面上打印保形互连，无需引线接合，例如在3D堆叠管芯或LED芯片制造上打印电气连接。

技术

系统

软件

应用

气溶胶喷射材料

分销商和集成商

气溶胶喷射技术使3D打印电子产品成为可能。电阻器、电容器、天线、传感器和薄膜晶体管等电子元件都采用了Aerosol Jet技术。印刷元件的性能参数，例如电阻器的欧姆值，可以通过印刷参数来控制。部件也可以印刷在三维表面上，无需单独的基材，从而减少最终产品的尺寸、厚度和重量。例如，Aerosol Jet用于打印符合底层基板（如手机壳）形状的天线和传感器。

气溶胶喷射工艺支持在各种基材上打印，包括塑料、陶瓷和金属结构。市售材料，如纳米粒子油墨，已针对Aerosol Jet工艺进行了优化，以允许在低热偏转温度的塑料基板上进行印刷（以及随后的油墨烧结）。

气溶胶喷射3D打印电子应用和平台

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高频射频互连

在未包装的模具上打印

晶圆级封装

封装级屏蔽

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气溶胶喷射技术的工作原理：

气溶胶喷射工艺使用空气动力学聚焦，将电子墨水精确准确地沉积在基底上。将油墨放入雾化器（1）中，雾化器产生直径在1至5微米之间的载有材料的液滴的浓雾（2）。然后，气溶胶雾被输送到沉积头，在那里它被鞘气（3）聚焦，鞘气作为环形环围绕气溶胶。

当鞘气和气溶胶通过异形喷嘴时，它们加速，气溶胶“聚焦”成鞘气内部流动的紧密液滴流（4）。鞘气还用于使喷嘴与材料接触绝缘，防止堵塞。系统中使用的气体通常是清洁、干燥的氮气或压缩空气。所得到的高速粒子流在其从喷嘴行进到基板的过程中在2至5mm的距离上保持聚焦，从而在非均匀和3D基板上保持特征分辨率（5）。该系统由标准CAD数据驱动，这些数据被转换为基于矢量的刀具路径。该工具路径允许通过驱动2D或3D运动控制系统来形成油墨的图案。印刷特征的范围从10微米到毫米。

图1 3D打印电子产品的气溶胶喷射过程示意图1）放置在超声波雾化器中的功能墨水，2）产生约2-5微米的高负载气溶胶液滴，3）鞘气聚焦气溶胶雾，根据流速和喷嘴直径产生10微米至2.5毫米的光束，4）光束以约50米/秒的速度离开喷嘴，并在行进至基板的过程中保持聚焦，5）长光束焦距允许在非均匀表面和3D基板上进行打印

气溶胶喷射技术可以通过两种不同的方式进行“缩放”：

1.增加了打印功能范围：

气溶胶喷射技术的初始打印目标在10到100微米的线宽范围内实现。从那时起，已经实现了小于10μm的特征尺寸。还开发了具有相同流动原理的新型广域打印头，可以打印毫米尺寸的特征。总的来说，气溶胶喷射技术的演示操作范围是1000倍（微米到毫米）。

2.多路复用生产：

这是通过向打印头添加更多喷嘴或向系统添加多个打印头来实现的。

Aerosol Jet技术可以采用交钥匙系统配置，也可以作为模块化打印引擎，集成到自动化平台中，用于大批量生产应用。模块化架构具有可扩展性，设计用于从打印头快速更换Aerosol Jet打印墨盒，以进行日常清洁和墨水补充。

Optomec拥有众多专利，其专有的气溶胶喷射工艺和设备有许多专利正在申请中。

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