Aerosol Jet Technology
气溶胶喷射技术


Optomec气溶胶喷射打印技术有效地生产电子产品。

 

云尚智造是Optomec 在中国教育科研领域Aerosol Jet 产品唯一授权总代理。在北京总部拥有气溶胶喷射系统实验室,可为国内用户提供测试、安装和技术支持。


Optomec 是一家总部位于美国提供全功能生产级终端设备的科技型企业。Optomec 拥有两个技术:用于功能电子的气溶胶喷射(Aerosol Jet )技术;用于金属部件的LENS金属成型技术。

Optomec 是Aerosol Jet 气溶胶喷射商标和专利的所有者。气溶胶喷射系统使用专利技术, 能够在大容量和多种使用模式下打印微米级电子产品,包括在2D或3D表面上打印电路或组件。

Optomec 的Aerosol 气溶胶喷射技术已被证明能够满足消费电子行业的功能、体积和成本需求,特别是在移动设备和新兴的物联网(loT)领域。

Aerosol Jet(气溶胶喷射)系统简介及应用

3D Stacked Die / 3D 层叠芯片

降低整体包装高度;降低相邻互连线之间的串扰;减小焊盘间距 与引线键合相比,所需的单个互连数量较少。

mmWave /毫米波

家庭或办公室中的典型无线网络以 5 GHz 运行;而下一代无线毫米波网络将以高达 53 GHz 的频率运行;汽车雷达、国防应用和医学成像传感器的工作频率甚至更高

Flex Circuit / 柔性电路

致力于推进柔性混合电子(FHE)快速成型;推动结合柔性基板打印电路 & 超薄芯片的技术进展;柔性混合电子生态系统正成为可穿戴电子、医疗设备与 IoT 设备的基础

μ - 3D Structures / 3D 微结构

利用 Aerosol Jet 3D 纳米颗粒成型技术,制造新型高度复杂的3D 金属微晶格材料,其具有: 直径30–60µm,单位尺寸100 – 400µm 的近固态桁架构件;设计了 3 种密度为大块金属 5% 至 26% 的晶格结构,以在压缩载荷下通过弯曲和屈曲为主的机制变形

Biology /生物领域

通过 Aeosol Jet 直接在神经探针上打印 OPMSC 悬浮液形成图案,创建抗炎神经界面;OPMSC:以两亲性聚二甲基硅氧烷修饰的N,O-羧基壳聚糖(PMSC)与低聚原花青素(OPC)复合,研制了一种新型抗炎纳米凝胶

Medical / 医疗领域

Aerosol Jet 在支架上进行药物的定点沉积:常用于动脉扩张的支架特定部位的药物输送成为可能;药物放置在支架支柱上的凹槽中,以减少药物在输送过程中的剪切损伤


Aerosol Jet 基本原理

  • Atomize liquids: conductive inks, dielectric, (1 - 1,000 cP)
    雾化液体:导电油墨,电介质(1 - 1,000 cP)
  • Highly dense aerosol; Highly loaded droplets 2-5um diameter
    高密度气溶胶;高负载液滴直径 2-5μm
  • Sheath gas surrounds and focuses aerosol beam
    鞘气层包围并聚焦气溶胶束
  • Continuous Flow Exits at >50m/s allowing variable standoff height
    连续流量以> 50 m/s 的速度流出,允许可变的喷射高度
  • Print on planar and nonplanar substrates
    可在平面和非平面的基板上打印

Aerosol Jet 系统运行流程


Aerosol Jet 让结构零件具有功能性,将电子能力融入到新的消费和工业产品中

Design

•  从 DXF(2D)或 3D CAD 模型开始
•  将图案和几何图形转换为打印路径
•  使用 Optomec 软件生成“刀路(Toolpath)”

forming

•  将零件放入机器并对齐
•  打印部件

Post -Process

•  UV Cure Polymers 紫外光固化 用于聚合物
•  用于聚合物
•  Laser Sintering of metal inks
•  用于金属墨水
•  Oven Sintering & Curing of metals and polymers
•  用于金属 & 聚合物

气溶胶喷射系统与传统喷墨成型的区别

  • 喷嘴直径:
    Ink Jet:20 ~ 40 μm
    Aerosol Jet:75 ~ 300 μm
  • 液滴(Droplets)尺寸大小:
    Ink Jet:30 μm
    Aerosol Jet:1 ~ 5 μm(体积比喷墨液滴小 200 到 1000倍)
  • 小尺寸液滴优势:
    是创建精细特征 & 良好边缘 & 准确控制沉积物体厚度 / 轮廓的关键
    飞升大小的喷墨液滴消除了喷墨的难题:
    液滴破裂 & 韧带/卫星液滴形成 & 不规则液滴均匀性和咖啡染色
  • 打印过程:
    Ink Jet:主要是一个液体输送系统,材料与喷嘴直接接触 ,材料的粘度是可靠性的关键,须控制在有限的范围内 ,否则容易导致喷头堵塞,维护频率高。
  • Aerosol Jet:一旦液滴在雾化器中形成,该过程主要是一个基于气体的输送系统。
    通过这种方法:
    材料的粘度只有在雾化阶段才重要,提供了有一个很大的操作范围来处理广泛的材料粘度
    在喷嘴孔的关键区域,打印材料被护套气体包围,不直接与喷嘴接触,从而消除了喷墨过程中出现的(堵塞、韧带形成等)
    气溶胶喷射过程使用空气动力学聚焦消除了典型的喷墨问题,如:喷气偏差、抖动、漂移等
Standoff Height and 3D Printing Capability Aerosol Jet:
1 - 5 mm 高间距工作范围比 ink jet: < 1 mm 的紧密工作范围更有利于: Aerosol Jet 很容易实现 3D 轮廓面上的保形书写(Conformal writing) 小直径喷嘴、长焦距和大的间距确保接近狭窄角落也成为可能

设备型号


AJ 200

AJ HD2

AJ FLEX

AJ 5X

应用案例

Aerosol Jet 成型天线优势

Aerosol Jet 电子解决方案将 5G 信号增加 100%

Aerosol Jet 成型互连

柔性电子扩展新应用

面向柔性电子成型的微纳级代表性技术

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