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PCB imprimés en 3D : la nouvelle façon de fabriquer des circuits imprimés

Table des matières

L'industrie des PCB a connu divers changements ces dernières années. L’un d’eux est l’émergence des PCB imprimés en 3D. Cette manière innovante de fabriquer des circuits imprimés promet de nombreux avantages, tels que des conceptions complexes et des coûts de fabrication réduits. Rejoignez-nous pour explorer la technologie des circuits imprimés d'impression 3D dans ce guide complet.

Pouvez-vous imprimer des circuits imprimés en 3D ?

Oui, vous pouvez. Les circuits imprimés sont traditionnellement fabriqués en gravant des substrats en couches de cuivre et en créant des chemins conducteurs appelés traces. Aujourd’hui, vous pouvez également les imprimer en 3D. Cette technologie ne doit pas être confondue avec un structure en 3 dimensions.

L'impression 3D est une méthode de fabrication additive dans laquelle une buse dépose un matériau semi-solide ou un laser haute puissance fait fondre des particules pour créer la pièce souhaitée. Pour imprimer en 3D des circuits électroniques, vous avez besoin d’une machine appelée imprimante 3D.

Une carte PCB imprimée en 3D offre plusieurs avantages, de la réduction des coûts à la flexibilité de conception. Cela explique pourquoi cette technologie gagne rapidement en popularité. Vous pouvez également l'utiliser pour réaliser pratiquement tout type de carton : simple face, double face, multicouche, flexible, etc.

Cartes de circuits imprimés imprimées en 3D DIY
Cartes de circuits imprimés imprimées en 3D DIY
Ressource: https://youtu.be/QRlDGPiPdvw?si=KHC64vZZKvPqIa8G

Avantages et inconvénients des PCB imprimés en 3D

La technologie de l’impression 3D de PCB gagne rapidement du terrain. Sa popularité vient de ses nombreux avantages. Mais il y a aussi des inconvénients dont vous devez être conscient avant de choisir la méthode pour votre projet. Commençons par les avantages.

Avantages

  • Il ne produit pas beaucoup de déchets, contrairement au processus soustractif traditionnel qui nécessite de graver le substrat.
  • Vous pouvez l'utiliser pour créer des géométries complexes, ce qui est avantageux lors de la fabrication de planches personnalisées.
  • Il nécessite moins d'étapes que la fabrication traditionnelle, ce qui le rend idéal pour le prototypage de circuits imprimés avant la production complète.
  • C'est un moyen économique de produire des circuits imprimés pour de petits projets avec des budgets limités et de faibles séries de production ou des projets de bricolage.

Inconvénients

  • C'est relativement lent, surtout lorsqu'il s'agit de construire les couches de carton une par une à l'aide d'un filament.
  • Vous avez accès à moins de matériaux lors de l’impression 3D de circuits imprimés que lors de leur fabrication de manière habituelle.
  • Cela crée des chemins ou des traces conductrices moins précises, ce qui rend la production de modèles haute résolution difficile.
Imprimer un PCB avec une imprimante 3D
Imprimer un PCB avec une imprimante 3D
Ressource: https://www.elektormagazine.com

Méthodes d'impression 3D de PCB

Il existe différentes méthodes d’impression 3D de PCB. Chaque méthode utilise une technique différente pour produire le motif ou les traces conductrices. Ils comprennent les éléments suivants.

Impression à jet

Il s'agit de pulvériser encre conductrice sur le support pour créer un motif de traces et peut utiliser différentes techniques : jet d'encre et jet d'aérosol. Ils diffèrent par la manière dont l’imprimante pulvérise l’encre.

Dans l'impression à jet d'encre, l'imprimante pulvérise l'encre conductrice sous forme de gouttelettes, traçant le motif requis. Le durcissement de l'encre laisse les traces conductrices intactes et prêtes à connecter les composants.

Le jet d'aérosol fait pulvériser l'encre sous forme de brouillard. Cette méthode aboutit à de minuscules chemins de matériaux conducteurs. Après séchage, l'encre révèle les traces du carton.

Modélisation par dépôt en fusion

Dans cette méthode, l'imprimante 3D PCB utilise un matériau thermoplastique (sous une forme appelée filament) pour construire les couches de panneaux. Il chauffe le filament plastique avant de l'extruder à travers une buse pour créer les traces du circuit.

La méthode FDM est la méthode la plus populaire pour imprimer des PCB en 3D. C'est relativement peu coûteux. Cependant, il produit des traces à faible résolution, ce qui le rend idéal pour le prototypage et d'autres projets non commerciaux.

Impression laser

Lasers haute puissance faire fondre de minuscules particules pour produire la conception de circuit imprimé souhaitée. Les particules peuvent être constituées de différents matériaux, notamment du métal, du verre, de la céramique et du plastique.

Parfois, le laser forme directement le PCB dans une couche de matériau photosensible. Grâce à cette méthode, les entreprises de circuits imprimés en 3D créent des modèles avec une grande précision. Cette technique laser est appelée DLW, ou écriture laser directe.

Bien que relativement lent, DLW crée des conceptions complexes avec des traces de circuits fines. C’est une excellente méthode pour le prototypage ou à des fins éducatives.

Circuits électroniques imprimés en 3D sur un PCB
Circuits électroniques imprimés en 3D sur un PCB
Ressource: https://www.eenewseurope.com

PCB imprimé en 3D vs PCB fabriqué de manière traditionnelle

Quelle est la différence entre les cartes PCB imprimées en 3D et les types produits traditionnellement ? Quelques éléments distinguent les deux.

  • Les types imprimés en 3D utilisent des matériaux différents de ceux des planches traditionnelles. Les matériaux comprennent du thermoplastique, de l’encre conductrice et des poudres métalliques.
  • Les cartes conventionnelles ont des possibilités de conception limitées, contrairement aux types imprimés en 3D qui peuvent avoir des géométries complexes.
  • Le circuit imprimé conventionnel a de meilleures propriétés mécaniques et vous pouvez l'utiliser dans des conditions plus difficiles
  • Les cartes imprimées en 3D sont moins coûteuses. Ils utilisent moins d'étapes pour faire
  • L’impression 3D de circuits imprimés est un processus lent. En conséquence, ils ne constituent pas le meilleur choix pour les grands projets ou des projets plus élevés. cycles de production.
Traces de cartes PCB imprimées en 3D (DIY)
Traces de cartes PCB imprimées en 3D (DIY)
Ressource: https://youtu.be/QOOAXWyt8Fg?si=p4JEbsUQ5kv9H9Bm

Applications potentielles des cartes PCB imprimées en 3D

Compte tenu de leurs divers avantages par rapport aux cartes traditionnelles, les cartes PCB imprimées en 3D trouvent des applications dans de nombreux projets (commerciaux ou non commerciaux). Les plus populaires sont les suivants :

  • Ils sont idéaux pour le prototypage en raison des coûts réduits et du nombre réduit de exigences en matière d'outillage.
  • Ils conviennent aux projets à faible volume qui ne nécessitent pas de processus complexes à mettre en œuvre.
  • Vous pouvez utiliser des circuits imprimés imprimés en 3D si votre projet nécessite des conceptions complexes que la fabrication normale ne pourrait pas produire.
  • En raison de leurs coûts réduits et de leur flexibilité de conception, les tableaux imprimés en 3D sont idéaux pour l’éducation.
  • Vous pouvez également utiliser cette technologie pour produire des circuits imprimés à usage général, tels que des circuits imprimés pour appareils électroniques et autres applications.
Carte PCB imprimée en 3D haute densité
Carte PCB imprimée en 3D haute densité
Ressource: https://www.youtube.com/watch?v=aLcdm6gB6eE

Quel est l’avenir de l’impression 3D PCB ?

L'impression 3D se développe actuellement. Les chercheurs trouvent de nouvelles façons de produire des pièces en utilisant les techniques et les nouveaux matériaux qui fonctionneront le mieux avec cette technologie.

L’innovation continue changera sans aucun doute la façon dont nous produisons les PCB. Nous les verrons probablement s'améliorer avec des motifs de trace à plus haute résolution et construits à l'aide de matériaux de meilleure qualité comme encre graphène.

Cela entraînera à son tour une utilisation accrue des cartes PCB imprimées en 3D dans différentes industries, y compris celles qui impliquent une exposition à des environnements difficiles. En un mot, la technologie s’améliorera de plus en plus.

Conclusion

Les circuits imprimés imprimés en 3D révolutionnent la production de circuits électroniques destinés à être utilisés dans diverses industries. Ils sont moins chers à fabriquer et faciles à fabriquer dans des conceptions et des formes complexes. À mesure que la technologie continue de croître, nous verrons probablement la vitesse d’impression s’améliorer. De meilleurs matériaux dotés de propriétés mécaniques et d’une fabricabilité plus élevées apparaîtront également.

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