1、- White Paper Series -3D科學谷白皮書系列3D打印與電子產品白皮書1.0White Paper of 3D Printing and Electronics1.0Version ID:硅基電子與印刷電子1科技部“十三五”先進制造技術領域科技創新專項規劃中的電子制造重點任務我國制造業發展對科技創新的需求“規劃”指出，我國制造業基礎技術研究能力薄弱已經成為當前制約我國制造業發展的主要瓶頸，其中基礎材料、關鍵基礎零部件、電子元器件、集成電路、傳感器、控制系統、軟件工具及平臺等眾多領域的基礎研究、關鍵技術研究、關鍵工藝研究都沒有掌握自主核心技術，工藝裝備、測試與實驗裝備、標準化等

2、共性技術自主創新能力薄弱，亟需科技攻關.極大規模集成電路制造裝備及成套工藝1.光刻機及核心部件2.高端關鍵裝備及零部件3成套工藝及知識產權(IP)庫4關鍵材料5封裝測試實現可集成數?；旌想娐?、射頻、微機電系統(MEMS)和光電等多功能異質材料芯片的三維系統集成技術的量產應用.重點任務重點任務新型電子制造關鍵裝備1寬禁帶半導體/半導體照明等關鍵裝備研究2光通訊器件關鍵裝備及工藝研究3MEMS器件/電力電子器件等關鍵裝備與工藝研究4高效光伏電池關鍵裝備及工藝研究5新材料、新器件關鍵電子裝備與核心部件研究針對石墨烯、碳基電子器件、柔性顯示、光互聯等國際上不斷出現的新材料、新器件、新工藝對半導體技術相

3、關的裝備需求，開展面向電子器件應用石墨烯材料制備裝備、大面積轉移裝備、石墨烯電子器件制造裝備實現電氣互聯的印刷電路板（PCB），是集成電路的載體硅基微電子技術是以大規模集成電路為基礎發展起來的技術。這種技術主要是指在半導體材料芯片上通過微細加工制作電子電路。在過去50年，硅基半導體微電子技術占據了電子技術的絕對主導地位，但隨著電路尺寸進入20納米時代，集成電路加工的工藝越來越復雜，所需要的投資規模巨大，全球硅基集成電路制造壟斷在少數幾家大公司手中。參考資料：當代科學學辭典傳統硅基微電子技術印刷電子是一種基于印刷原理的新興電子增材制造技術，其原理在于利用噴墨、氣溶膠噴射、材料擠出等印刷手段將導電

4、、介點火半導體性質的材料轉移到基底上，從而制造出電子器件與系統。與傳統電子加工方法相比，印刷電子在大面積、柔性化、低成本方面具有優勢。印刷電子3參考資料:液態金屬印刷電子墨水研究進展& IDTechEX材料：導電油墨噴墨印刷等傳統印刷技術材料：導電金屬和絕緣熱塑性材料導電膏體和絕緣熱塑性材料材料擠出3D打印材料：導電、絕緣、半導體材墨液Aerosol Jet 3D打印印刷電子 v.s. 傳統電子制造技術4覆銅箔板1印制圖（抗蝕劑）23表面處理 - 分立元件4安裝元件5焊接固定常規PCB制造印刷電子薄膜基材印刷圖形（半導體油墨）印制圖形（導體油墨）參考:IDTechEX印刷電子 v.s. 傳統電

5、子制造技術5優勢：a. 低能耗、低材料消耗，無蝕刻，綠色環保b. 基底材料廣泛，可在多種基材上制備電子器件，包括柔性基底c. 大面積批量化制造，降低成本d. 可在基底上同時印制出電路與元件，無需后續插入元件劣勢：a.不具備傳統硅基微電子制造技術的高精度與高密度b.材料性能比傳統微電子制造技術所依賴的晶體材料差c. 性能低于傳統硅基微電子，是傳統電子技術的補充參考資料：印刷電子學；中國印刷電子產業現狀與前景展望硅基微電子與印刷電子的比較3D打印電子的應用3D打印技術在電子行業的營收點63D打印技術在電子行業中的應用尚處于早期階段，目前主要是用于電子產品的快速原型，市場上推出的電子專用3D打印機主

6、要應用是PCB的快速原型制造，這些打印機廠商提供配套的導電打印材料。然而也有少數的應用已經超越原型制造，走向了電子產品批量生產（如：共形天線）。從長期來看，3D打印在電子零件制造和封裝領域的市場規模將達到數十億美元。不僅是3D打印還包括部分2D打印電子3D打印電子與2D打印電子的界限是模糊的，例如，有的2D印刷電子打印機也可以在3D物體表面進行打印，也有的2D噴墨打印機具備一定的制備3D表面的能力。這些功能都是應用在電子產品研發階段。高性能計算、軍事、航空航天中的電子零件，例如：PCB快速原型、連接器、MEMS 芯片和天線，以及部分光纖器。如：Nascent Objects 模塊化的消費電子產

7、品。小批量生產消費電子外殼定制化生產參考資料：SmarT中國大陸臺灣地區韓國日本其他亞洲北美西歐印度東歐香港特區3D打印電子的主要應用-PCB快速原型7世界主要PCB產區3.6%46.6%13.6%12.8%9.3%7.8%4.9%0.2%0.6%0.4%2000 年以前PCB 產業主要以美國、日本及歐洲為主，產值約占全球75%左右。進入21 世紀以來，中國憑借相對低廉的勞動力成本、投資政策和下游廣闊的市場等優勢，下游電子終端產品制造不斷往中國轉移，成為全球最大的電子產品制造基地。2008年至2016年，美洲、歐洲和日本PCB產值在全球的占比不斷下降；與此同時，中國大陸PCB產值全球占有率則不

8、斷攀升，由2008年的31.18%進一步增加至47.36%；除中國大陸和日本外的亞洲其他地區PCB產值全球占有率亦緩慢上升。全球PCB行業產能（尤其是高多層板、撓性板、封裝基板等高技術含量PCB）進一步向中國大陸等亞洲地區集中。數據參考：WECC&Prismark根據WECC 2015年數據整理3D打印電子的主要應用-PCB快速原型8中國大陸PCB制造市場細分（按照PCB產品種類）從產品結構上看，技術含量較高的撓性板、HDI板和封裝基板占比逐年提升，但仍相對較低。其中，技術含量最高的封裝基板占比很少，而內資廠商中僅有深南電路、興森科技和珠海越亞等企業能夠生產。根據Prismark預測，未來五年

9、中國PCB產業各細分產品產值增速均高于全球平均水平，尤其表現在高多層板、HDI板、撓性板和封裝基板等各類高技術含量PCB。以封裝基板為例，2016年至2020年中國封裝基板產值年復合增長率約為5.5%，而全球平均水平僅為0.1%，產業轉移趨勢明顯。數據參考：WECC&Prismark根據WECC 2015年數據整理3D打印電子的主要應用-PCB快速制造9中國大陸PCB 下游應用市場根據WECC 2015年數據整理PCB行業發展至今，應用領域幾乎涉及所有的電子產品，主要包括通信、航空航天、工控醫療、消費電子、汽車電子等行業。PCB行業的成長與下游電子信息產業的發展勢頭密切相關，兩者相互促進。中國

10、PCB應用市場分布廣泛，主要包括通迅、計算機、消費電子、汽車電子、醫療、航空航天等。受益于智能手機、移動互聯網等行業的蓬勃發展，通信和消費電子等已成為中國最大的PCB產品應用領域。數據參考：WECC&PPCB快速原型3D打印應用案例10PCB 快速原型傳統方式生產的復雜PCB板是使用數片雙面板，并在每層板間放進一層絕緣層后粘牢(壓合)而成，制造工藝復雜，周期長。Nano Dimension使用噴墨沉積與固化3D打印機，在數小時內便可完成多層電路板設計原型的3D打印,打印材料：AgCite納米顆粒導電油墨?？焖僭统皆统?、可彎折電路板，可用于物聯網領域Nano Dimension的3D打印

11、機已可以實現在電路打印的過程中直接嵌入電子元件。優勢：保護電子元件機械性能、避免受腐蝕；由3D打印的導電油墨實現電子元件互聯，免于使用焊接工藝，有利于提高印制電路板的質量和易用性；在電子元件沒有完全封裝的情況下直接打印，為創建超薄的電路板創造條件。PCB快速原型3D打印應用案例11PCB 快速原型3D打印機：Voxel8 多材料3D打印機打印材料：環氧樹脂、導電銀材料PCB和柔性電路的多材料數字化有望改變電子設計和制造的方式。在短期內，PCB和柔性電路的快速原型3D打印技術將使產品工程師能夠快速迭代其設計，減少產品開發周期?？焖僭统皆徒Y構性電子產品Voxel8 多材料3D打印機將在電子設

12、計中開辟一個全新的維度，可實現以前無法實現的特殊幾何形狀的PCB電路板，或在產品結構內部直接制造出電路，替代柔性電路。手機等移動設備中的3D打印共形天線12Optomec Aerosol Jet（氣溶膠噴射打印技術）屬于一種增材制造/3D打印技術, 可將各種導電、絕緣或半導體材料以及生物醫學墨液準確地打印到各種2D或3D塑料、陶瓷、金屬、紙、玻璃等承印基底上。該技術在打印天線過程中可精確控制導電納米銀墨水的沉積位置、幾何形狀和厚度，并產生光滑的鏡面表面光潔度，在該過程中不使用電鍍或環境有害物質。案例技術舉例光寶科技使用Optomec的Aerosol Jet 3D打印技術將3D天線直接打印在電子

13、產品的外殼中，從而最大化設計靈活性，實現更輕薄的產品設計。133D打印相控陣天線隨著電子產品體積的縮小，以及用戶對產品信號傳輸和接受能力要求的提升，相控陣天線是在國防、電信和消費電子領域的市場得到增長。MITR集團研發了一種寬帶相控陣天線，具有7：1的帶寬比。這種天線設計具有非常適合增材制造的3D特征，并且難以用傳統的制造技術制造。 MITR在研發中使用Voxel8 多材料3D打印機進行相控陣天線的制造。案例143D打印電子應用-印刷傳感器2015年印刷傳感器市場價值為67.1億美元，預計到2022年將達到104.6億美元，預計復合年均增長率為7.0。印刷傳感器在可穿戴醫療設備和消費電子產品中

14、的日益增長的應用是印刷傳感器市場的主要驅動力。此外，觸摸式電子設備和物聯網的日益增長為印刷傳感器帶來重大機遇。印刷傳感器市場以北美和西歐地區為主。 北美地區糖尿病患病人數全球最高，因此對生物傳感器的需求量很大，而西歐地區則擁有大量的印刷電子研發機構，其中有歐洲聯盟和其他公共部門支持的原型設計和制程開發設施。 在亞太地區，日本在印刷傳感器市場上與其他地區相比將大幅增長。 東歐和拉美以及印度傳感器市場呈現平穩的增長態勢。制造印刷傳感器的印刷電子技術包括：噴墨印刷，凹版印刷，絲網印刷、柔版印刷，以及Aerosol Jet（氣溶膠噴射）3D打印技術.參考數據：MarketsandM153D打印電子應用

15、-印刷傳感器GE制造渦輪機部件上應變傳感器的專利已獲得批準。該專利技術包括渦輪部件的外部表面規劃，和如何將陶瓷材料沉積到外部表面指定的位置上。應變傳感器的陶瓷粉體通過自動化的3D打印增材制造工藝沉積到葉片表面上，陶瓷材料可以包括熱障涂層如氧化釔及穩定的氧化鋯。而一些特殊的渦輪部件位置上則不需要熱障涂層。完成應變傳感器的制造則需要不同設備之間的配合，包括氣溶膠噴射機（例如，Optomec的Aerosol Jet 3D打印機和透鏡系統）、微噴機（如Ohcraft或nScrypt公司的微筆或3Dn），以及 MesoScribe Technologies技術公司的等離子噴涂設備MesoPlasma。在

16、GE公開專利之前，斯旺西大學的研究人員已通過Optomec氣溶膠噴射技術直接打印應變和光學蠕變傳感器，用在噴氣發動機的壓縮機葉片表面上。使用激光檢測系統和光學測量的傳感器，研究人員能夠確定一個組件的蠕變程度在10納米以內。案例163D打印電子應用-印刷傳感器多材料和低價格：麻省理工學院的計算機科學與人工智能實驗室研發的MultiFab 3D打印機可以打印多達10種材料，打印過程中可將電路和傳感器直接嵌入打印對象中，使其具有廣泛的應用領域，從備件到完整功能部件。該設備零售價約7000美元，價格比同類多材料3D打印機低很多，類似打印機一次只能處理三材料價格已經在250000美元。麻省理工3D打印的

17、感應器組件麻省理工帶機器視覺的復合材料打印系統案例173D打印電子應用-MEMS MEMS（Micro Electromechanical System，即微電子機械系統)是指集微型傳感器、執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統。MEMS的特點可歸結為三”M”,即微小型化(miniaturization)、多樣性(multiplie-ity)和微電子技術(mieroeleetronies)。MEMS技術通過微型化和集成化開辟了一個全新的領域和產業,它可以完成大尺寸機電系統所不能完成的任務,也可嵌人大尺寸系統中, 把自動化、智能化和可靠性提高到一個新的水平。汽車電

18、子：輪胎壓力傳感器，ESC用陀螺儀傳感器，碰撞傳感器.數字微鏡芯片在計算機網絡中充當光交換系統.MEMS微型投影儀MEMS的應用醫療、高密度存儲和顯示、光譜分析、信息采集可用于制導系統、汽車自動駕駛儀中的微慣性傳感器183D打印電子應用-MEMS MEMS產品的生產門檻高，需要用到先進的半導體制造設備，設備往往高達數千萬美元，如此巨大的投資要求成為開發MEMS應用潛力的主要障礙。國際上的MEMS廠商包括博世，德州儀器，HP等少數企業。國內企業包括：北京青鳥元芯、無錫微納電子、歌爾聲學、西安中星測控、上海芯敏微系統技術等。全球Top 20 MEMS 制造商排名根據IHS 2015發布的市場金額，

19、單位：百萬美元193D打印電子應用-MEMS 3D打印的探索麻省理工利用3D打印機在MEMS 氣體傳感器制造領域進行了探索，有望打破MEMS當前這一高資金進入壁壘的現狀，將MEMS制造成本將為當前的1。麻省理工最初打算使用電噴發射器，以常規技術來制造MEMS的氣體傳感器，但是在研究過程中發現，通過3D打印機也可以實現，以往的MEMS制造之所以昂貴是因為其制造過程中需要高溫和真空環境，而麻省理工的解決方案在低溫且無需真空環境下實現的。其核心突破點在于使用了經濟型的氣體傳感器，通過氧化石墨烯的薄片，這種材料只有一個原子厚，具有不同尋常的電學特性，對傳感十分有用。MEMS主要包括微型機構、微型傳感器

20、、微型執行器和相應的處理電路等幾部分，麻省理工的3D打印技術具體是解決了MEMS哪一個部分的制造？這項技術的商業化前景如何？這些問題還有待觀察。案例203D打印電子應用-RFID標簽RFID即無線射頻識別，是一種通信技術，俗稱電子標簽?？赏ㄟ^無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸，主要由芯片和天線組成。RFID技術應用很廣，如:圖書館，門禁系統，食品安全溯源等。當芯片和天線在一個過程中一起印刷時，RFID印刷成本會大幅降低。IDTechEX在報告中指出,2013年全球RFID規模為78億美元，預計到2024年市場規模將達到302億美元。3D打印電子

21、應用-RFID標簽中國科學院理化技術研究所低溫生物與醫學實驗室通過液態金屬3D打印機在紙基上打印電路或功能器件，如：RFID標簽。打印機采用氣壓式印刷方法，注射筒中的液態金屬墨水可在氮氣壓力的作用下進入打印噴頭，打印噴頭的尖端采用的是軟毛刷結構，液態金屬墨水被刷印在基底上。打印噴頭的三維運動由機械裝置控制，運動速度程序設置于教導盒中。制作紙基電子線路的打印原理如下：首先，在紙面上打印第1層液態金屬電路，然后將室溫硫化（room temperature vulcanizing,RTV）硅橡膠疊印在液態金屬電路之上，起到封裝和電氣絕緣的作用。如果需要打印多層電路，可以在封裝層之上再用液態金屬墨水打

22、印所需線路即可。21案例223D打印電子應用-柔性彎折電子設備的探索GrafTech發明了一種具有柔性石墨襯底的柔性電路板（專利號US009546764），通過3D打印技術將介電層和導電層和更多的電子元件打印到柔性石墨基體上。GrafTech增強了在可反復扭轉、拉伸或彎曲的柔性材料上制造電子器件的實力，而柔性可彎折電子將成為目前印制電路板的潛在替代性產品，廣泛用于可折疊手機、各種穿戴設備以及車載系統。美國密蘇里科技大學通過氣溶膠3D打印技術以及彈性的聚合物基底、導電油墨來制造柔性電路。與傳統的光刻法（減材制造）不同，氣溶膠打印技術是一種增材制造方法，直接將導電材料沉積在基底上，然后立即進行局部

23、固化，從而與柔性基底相結合。解決柔性彈性基底材料與剛性電子電路之間“不匹配”的問題是研究的關鍵，直接氣溶膠打印技術使他們可以直接在彈性表面上打印非常非常薄的導電材料，這種彈性表面可以反復扭轉、拉伸和彎曲，從而做出可彎折、拉伸的電子產品，而且對其性能幾乎沒有影響。來源：National Science F23金屬3D打印技術在電子行業的應用-傳感器的保護在石油和天然氣管道內帶有一種傳感器，用于長期監測管道內的溫度、流速和壓力。在傳感器上涂有一層Stellite合金，這是一種鎢鉻鈷合金，屬于一種難加工材料。傳統的處理技術是施加一種幾毫米厚的復合材料覆蓋層。然而，在覆蓋的過程中，強烈的熱會導致大量的

24、傳感器材料與Stellite覆層混合，從而影響傳感器的耐久性。德國O.R. Laser公司使用直接金屬沉積（DMD或LENS）3D打印技術在傳感器表面制造出一個硬合金熔覆層，為石油和天然氣行業的傳感器元件提供保護，延長傳感器的壽命。GE航空航天通過固定金屬3D打印技術制造傳感器外殼，用于固定90-94B發動機中的T25傳感器。這些殼體是用鈷鉻合金粉末以激光燒結的方式根據CAD設計文件逐層構建的。通過這種新的生產方式，能夠更好地保護傳感器上的電子不受具有潛在破壞性的氣流和結冰的影響。這個3D打印傳感器外殼已通過美國聯邦航空管理局（FAA）的認證，其位置位于飛機發動機內高壓壓縮機的入口處。24金屬

25、3D打印技術在電子行業的應用-智能金屬零部件制造案例FBG傳感器是一種光纖光柵傳感器，可以精準的測量位移、速度、加速度、溫度,主要應用在煤礦圍巖、橋粱建筑、航空航天、石油化學工業等領域。如果將FBG 傳感器嵌入到金屬零部件中，這個零部件將成為可以感知溫度、速度等變量的智能零部件。 美國航空航天局（NASA）蘭利研究中心最近與Fabrisonic 公司合作，使用超聲波熔融金屬3D打印機制造零部件，并在打印過程中嵌入FGB 傳感器，以長期監測零件的應變。通常在粉末床金屬3D打印的過程中會產生高溫，這將會導致嵌入的FBG 傳感器失去敏感性。因此，制造嵌入傳感器的智能金屬零部件，需要使用低溫的制造技術

26、。Fabrisonic 公司的UAM 3D打印機的獨特之處在于使用了一種將超聲波焊接與CNC結合起來的技術。UAM工藝主要使用使用超聲波去熔融用普通金屬薄片拉出的金屬層，從而完成3D打印。這種方法能夠實現真正冶金學意義上的粘合，并可以使用各種金屬材料如鋁、銅、不銹鋼和鈦等。在制造過程中溫度低于200華氏度，在這樣的溫度環境下嵌入傳感器可以避免傳感器被損壞。中國也在這項技術上取得了進展，如哈爾濱工程大學和楚鑫機電合作研發的超聲波快速固結成形制造裝備。25金屬3D打印技術在電子行業的應用-散熱器制造案例電子設備性能越來越強大，熱負荷也越來越大，需要盡可能有效地散熱降溫。自然對流散熱方法的限制因素是

27、它的冷卻極限，當對冷卻要求比較高的時候，局限性就顯現出來了。要突破這一局限性則需要對散熱元件的結構加以改進，熱對流通過散熱器來實現，這些元件的特點是表面積大，且由高導熱材料如鋁或銅制成。當電子元器件變熱，對流傳導快速帶走熱量。如果散熱器可以通過優化高導熱材料的幾何形狀，增加空氣流量和表面面積，同時降低生產成本，那么更多的電子產品就可以通過自然對流冷卻，而不是訴諸更昂貴和復雜的方法。通過SLM金屬3D打印技術來構建復雜的幾何形狀在電子器件發熱元件的冷卻方面存在許多待開發的潛在應用空間。SLM 3D打印機通過將金屬一層一層鋪粉，選擇性融化粉末帶來制造產品幾何形狀的高度自由度，而幾何高度自由度帶來散

28、熱器更高的表面積密度效率。Plunkett Associates項目組利用計算流體力學軟件對散熱片建模模型進行了模擬計算，分析了空氣流量特性及相關的傳熱特性，設計出最優的散熱元件。26金屬3D打印技術在電子行業的應用-散熱器制造案例兩種合金的熱導率比較現有制造方式電子散熱器例如大功率開關管或三極管的散熱片，通常是針對大功率電子元器件散熱的散熱片，沒有外加電源的情況下自然冷卻，大多數都是鋁合金材料，根據元器件大小制造成需要的尺寸。通常這些散熱器由鑄造、銑削、鉆孔等傳統加工工藝完成，傳統加工方式加工的散熱器很少設計復雜的多片結構，因為這將增加破損或泄漏的可能性。3D打印+退火工藝通過3D打印機，制

29、造商能夠設計和創建比傳統鍛造和銑削更復雜的內部結構。此外，這些3D打印的散熱片可以很容易地被打印為一個單一的零件，減少了后期組裝的需求和泄漏的可能性。金屬3D打印的合金組織成分與傳統方式制造的合金組織成分是不一樣的，正是這些細微的差異，3D打印的散熱片可能產生不利的熱效應。田納西大學與美國ORNL實驗室通過退火工藝，使得3D打印鋁合金散熱器（含有10%的硅和0.5%的鎂）上升到與傳統工藝制造的散熱器類似的性能水平。27塑料3D打印技術在電子行業的應用-電路板微型支架生產案例Oracle（甲骨文）實驗室是跨國計算機技術公司Oracle的研發部門，Oracle實驗室研發的服務器中需要通過一種微型的

30、精密終端支架來校正系統中的電路板。最初Oracle使用的生產工藝是注塑生產工藝，而該工藝在短時間內難以生產大量的微型終端支架，限制了Oracle對產品進行設計迭代的速度。Oracle與Carbon 和Sculpteo合作，使用Carbon公司的CLIP 3D打印技術直接進行微型支架的快速生產，成品支架的打印材料為Carbon的RPU 70（剛性聚氨酯）樹脂，該材料在剛性和阻燃性方面與ABS塑料相當，適合應用在消費電子產品的制造領域。為了使得打印過程更高效，Sculpteo在一種立方體結構內一次性打印多個支架，這種方式顯著提升了3D打印的生產效率，在短短幾天內生產出1萬個支架。如果使用傳統制造工

31、藝，生產周期要幾個月。283D打印電子其他應用-3D微電池的科研探索大約10年前美國科學家提出3D微電池的概念，過去的制備方法都基于較為成熟的微電子技術以及新興微加工技術，成本較高，而且成果并不理想。美國伊利諾伊大學采用3D打印技術制備出只有沙粒大小的3D微電池，具有快速充放電能力，其面積能量密度和功率密度在目前3D微電池領域居于前列。有望用于為微米乃至納米器件提供能量。打印墨水是制造難點，3D打印機的直徑只有30微米，和一根頭發絲的直徑差不多，這要求“墨水”具有特殊的流變學性質，并能在空氣中迅速穩定凝固成型?？蒲袌F隊通過膠體化學方法成功將磷酸鐵鋰和鈦酸鋰兩種材料分別做成“墨水”，用作電池的正

32、極和負極。293D打印電子其他應用-石墨烯Innova Research報告指出，2014年中國石墨烯市場總收入估計為約875萬元人民幣，占全球石墨烯市場總收入的7.4%左右，預計在未來五年的復合增長率將達到的70.9%，2020年增長到2.2億元人民幣。石墨烯的主要應用：電子、復合材料和儲能等。2015年石墨烯在電子行業的應用占全球石墨烯市場35.9%的收入份額，預計2020年將達到51.3%。Innova Research指出，石墨烯微片材料特有的印刷便利性以及優越的電子傳導性能使得其在導電油墨、RFID天線印刷以及智能包裝應用領域相對于傳統導電銀漿材料更有優勢。未來5-10年最可能大規模

33、應用的電子應用303D打印電子其他應用-石墨烯的3D打印科研探索英國曼徹斯特城市大學、切斯特大學以及中國中南大學合作開展了一項3D打印石墨烯電池的研究課題，該研究展示了如何用石墨烯基PLA材料（含8%的石墨烯）3D打印儲能裝置。這項研究證明充電電池可用一種更簡單、更便宜的方式來制造。課題組通過Graphene 3D Lab3D公司的BlackMagic3石墨烯3D打印線材（含8%石墨烯）制造了圓盤電極（3DE），在打印后不需要進行進一步的后期生產或固化。這個圓盤電極構成獨立陽極中的一層，獨立陽極一共有六層，一旦六層疊合在一起，這些獨立陽極就可以成功地用在鋰離子電池內部，這將簡化鋰離子設置，讓充

34、電過程不再需要集電器。313D打印電子其他應用-石墨烯的3D打印科研探索美國西北大學材料科學和工程系的Shah TEAM實驗室，開發了可應用在3D-Bioplotter生物3D打印機的石墨烯油墨，通過相似的顆粒狀油墨材料工藝，他們開發的石墨烯油墨密度達60%-70%，可以打印出較大尺寸的結構。這種石墨烯油墨的應用領域包括3D打印生物相容性的傳感器和誘導組織再生的支架等。石墨烯油墨供應鏈3D打印機和材料舉例32噴墨打印材料:納米銀油墨電介質油墨 .擠出式打印材料：導電漿料焊膏石墨烯復合材料 .Aerosol Jet 油墨：金、鉑、銀、鎳、銅、鋁碳、釕、碳納米管.打印機品牌舉例噴墨技術Aeroso

35、l Jet 技術Nano Dimension設備：DragonFly 2020其他Voxel8多材料3D打印機應用:PCB 快速原型、天線、結構性電子產品、超聲波傳感器.，可在打印中嵌入其他部件.主要應用PCB快速原型其他主要應用PCB快速原型、天線.材料擠出技術Aerosol Jet 5X Systems應用:共形天線、傳感器、半導體封裝.其他.其他用于FDM 3D打印機的導電線材，如Graphene 3D的石墨烯復合絲材、TPU絲材等，用于柔性傳感器、射頻屏蔽、柔性導電線路，以及可穿戴式電子電極的研發。Multifab多材料復合3D打印，將電路和傳感器直接嵌入打印對象333D打印結構性功能

36、電子自動化生產的探索荷蘭應用科學研究組織TNO研發的Hyproline混合制造系統，具有快速、便宜、柔性等特點，是一種多材料復合3D打印系統。TNO還開發了一系列打印頭，能夠飛快地噴射不同材料的“油墨”，包括可UV固化的導電性油墨，替代傳統的絲網印、光刻技術來制造結構性電子，尤其適合在非平面的物體表面和結構復雜、空間狹小的物體中進行電子、電路打印。TNO成立的3D打印中心，專注于制造智能、個性化和多功能的產品，包括3D打印結構性功能電子（包括感應器、連接器和集成的LED等）。謝菲爾德大學與波音合作的先進制造研究中心（AMRC）研發了一項名為“THREAD”的復合3D打印工藝，可用于制造集成了電

37、子（或光學）元器件的功能性電子產品或零部件。THREAD 3D打印工藝能夠在3D打印過程中嵌入電子元器件，直接制造出嵌入式的電子產品，例如帶嵌入式電子元器件的無人機。THREAD 3D打印工藝是一個全自動化的工藝，能夠以不影響3D打印組件原始構建時間的速率嵌入電子或光學器件，沒有必要暫停、去除、重新裝夾或后期處理。未來THREAD 3D打印工藝將可以集成在包括聚合物3D打印設備在內的多種3D打印機中。中國大陸PCB制造產業集群34中國大陸有兩大PCB制造產業集群：珠三角和長三角，中國電子電路行業協會中有110家會員企業位于廣東省，40家企業位于江蘇省，其余企業分布在北京、上海、浙江、福建等省。

38、長三角PCB制造商江蘇弘信華印電路科技有限公司蘇州福萊盈電子有限公司悅虎電路（蘇州）有限公司誠億電子（嘉興）有限公司揚宣電子（蘇州）有限公司競陸電子（昆山）有限公司同揚光電（江蘇）有限公司健鼎（無錫）電子有限公司定穎電子（昆山）有限公司滬士電子股份有限公司江蘇傳藝科技股份有限公司欣興電子股份有限公司江蘇揚泰電子有限公司昆山億富達電子有限公司興化市紅光電子線路板廠江門市奔力達電路有限公司希門凱電子（無錫）有限公司.珠三角PCB制造商雙鴻電子（惠州）有限公司宏俐（汕頭）電子科技有限公司廣州美維電子有限公司深圳市艾迪蒙電子有限公司東莞市康莊電路有限公司深圳市萬泰偉業科技有限公司運豐電子科技（深圳）有

39、限公司珠海智銳科技有限公司開平依利安達電子有限公司依利安達（廣州）電子有限公司奧士康精密電路（惠州）有限公司廣州三祥多層電路有限公司中山市興達電路板有限公司智恩電子（大亞灣）有限公司奈電軟性科技電子（珠海）有限公司35天線制造商LDS 天線制造商Molex、同拓光電、深圳天銘科技、深圳市迪比通通訊設備、東莞市仕研電子通訊、上海儒韋電子科技、深圳市微航磁電技術、深圳市信維通信、深圳市維力谷無線技術股份有限公司、斯瑞集團、碩貝德科技.目前市場上的天線制造商多采用LDS （激光直接成型）技術制造智能手機天線、筆記本電腦天線等電子器件。LDS 工藝的主要流程是：LDS專用金屬氧化物材料制備噴涂等二次加

40、工開模注塑激光鐳雕化學鍍金屬深圳信維生產的LDS天線Aerosol Jet 3D打印技術也可用于電子設備共形天線的生產，其主要工藝包括：外殼制造，天線打印，固化。通過Aerosol Jet 5軸3D打印設備可以直接將電路打印在外殼中，外殼基底材料包括紙、金屬、陶瓷、玻璃等多種材料。思考：Aerosol Jet 3D打印技術是否會成為共形天線制造的主流技術，甚至是替代LDS技術？36軟件PCB 設計軟件PADSCadence spbORCADAltium.DesignerPROTEL軟件MENTOR EEAutodesk EAGLE CADSTARProject Wire.CAM 軟件Genesis2000CAM350Delcam FeatureCAM.電路仿真軟件Analog spice.封裝制作軟件PCM-LP.阻抗計算軟件PolarCITS25.