自古登堡印刷機(jī)1439年發(fā)明至今，印刷產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷了數(shù)百年歷史，從活字印刷發(fā)展到平版印刷再到絲網(wǎng)印刷。在數(shù)字化時代，人們發(fā)明了激光和噴墨打印技術(shù)。而未來，3D打印將實(shí)現(xiàn)把固體材料打印成型的愿望。目前，有一組研究人員正研究將3D打印用于生產(chǎn)高精尖電子設(shè)備。

用電子墨水直接打印

通過用軟件來控制制造過程，一些尖端設(shè)備的核心配件可以用電子墨水直接打印。

3D打印技術(shù)目前已經(jīng)能制造電子標(biāo)簽等基本電子產(chǎn)品，但距離制造價值數(shù)十億美元的大型電子制造流水線還相差甚遠(yuǎn)。最近，英特爾發(fā)布了14納米工藝制造的新芯片，能夠使單一芯片集成上千組件。

傳統(tǒng)上，芯片是通過對單晶硅進(jìn)行切割，切割完畢后的單晶硅由機(jī)器人安裝到電路板上，然后再將電路板組裝成電子設(shè)備。而來自施樂公司下屬的加州PaloAlto研究中心（PARC）的一個團(tuán)隊(duì)，則研發(fā)出另外一種制造方式，他們將單晶硅切割后溶解成液體，即電子墨水。之后，將電子墨水放置于3D打印機(jī)中直接打印電子設(shè)備。

這種制造方式有兩大優(yōu)勢：一是一些尖端設(shè)備的核心配件可以通過這種方式制造，意味著高性能的電子設(shè)備可以被打印出來；二是這種方式可以用軟件來控制制造過程，使電子設(shè)備制造不必受制于那些壟斷大部分工業(yè)技術(shù)的發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體。正如激光打印出的文件可以保證每一頁文字絲毫不差，通過這種方式打印出的電子設(shè)備能在不增加額外成本的前提下保證生產(chǎn)質(zhì)量。因?yàn)楦能浖O(shè)置，要比改造工廠流水線上的設(shè)備容易很多。

電子設(shè)備生產(chǎn)多樣化

這種生產(chǎn)靈活多樣，對一些高附加值、低產(chǎn)量的專業(yè)生產(chǎn)商極有價值。

這種技術(shù)的出現(xiàn)，提供了單一設(shè)備生產(chǎn)多種電子產(chǎn)品的可能性。從此，無論是短期生產(chǎn)或者一次性生產(chǎn)，都不需要額外花費(fèi)成本購置或改造生產(chǎn)設(shè)備。這種生產(chǎn)的靈活性，對一些高附加值、低產(chǎn)量的專業(yè)生產(chǎn)商極有價值。

但該技術(shù)仍停留在理論階段。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在面臨的最大難題是在打印過程中如何將電子墨水準(zhǔn)確放置到合適位置。為解決這一問題，他們想到了靜電復(fù)印技術(shù)（xerography），該技術(shù)最早由施樂公司（Xerox）發(fā)明并用于復(fù)印機(jī)制造。PARC正是由施樂公司于1970年創(chuàng)建，并作為獨(dú)立研究公司運(yùn)營的。

靜電復(fù)印技術(shù)通過靜電排列增色劑（一種粉狀墨水）來構(gòu)成圖像。之后，通過強(qiáng)光將圖像投射到高感光材料上（或者通過激光投射），然后生成靜電場并將增色劑微粒有選擇性地吸引到感光材料的特定區(qū)域并生成圖像，生成的圖像通過滾軸加熱的方式復(fù)制到打印紙上。

增色劑粒子只需要被引導(dǎo)到正確位置即可，但芯片必須經(jīng)過正確引導(dǎo)才能組裝。研究人員在每個芯片表面繪制了一種特有的電荷分布排列，以使芯片能夠在靜電場的作用下被吸引到正確的位置，最終通過滾軸生成基板。在這一基礎(chǔ)上，基板通過光刻法或噴墨法進(jìn)行組裝打印。

技術(shù)前景一片光明

像復(fù)印機(jī)一樣將傳感器等部件直接打印在設(shè)備上，這正是一些產(chǎn)業(yè)所需。

該團(tuán)隊(duì)的最終想法是使以上所有制造過程都集成到一臺機(jī)器里。就像復(fù)印機(jī)一樣，人們并不需要了解復(fù)印機(jī)的工作原理但照樣能夠使用它。

短期內(nèi)，這種機(jī)器很難制造出來。該研究團(tuán)隊(duì)在第一次實(shí)驗(yàn)中，打印出僅帶有四個微芯片的電子設(shè)備。雖然這種水平的打印技術(shù)尚算不上什么突破，但仍足以證明：基于靜電復(fù)印技術(shù)設(shè)計制造電子設(shè)備的3D打印機(jī)是可行的。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正致力于打印出精度更高，芯片數(shù)量更多的電子產(chǎn)品。他們也在積極尋求能將其技術(shù)用于實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)會。

PARC電子打印項(xiàng)目負(fù)責(zé)人JanosVeres說，這項(xiàng)技術(shù)可將傳感器等部件直接打印在設(shè)備上。這正是一些產(chǎn)業(yè)，如航空和自動化產(chǎn)業(yè)所急需的。此外，該項(xiàng)技術(shù)還可以用于直接打印大尺寸液晶屏幕。

項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人EugeneChow補(bǔ)充說：“我們的技術(shù)不僅僅是簡單地將處理器和存儲芯片融合成電子墨水。重要的是，不同的電子墨水可以具有不同的功能，比如有的具有光學(xué)功能，有的具有壓電功能（piezoelectric），有的具有微機(jī)械功能（micromechanical），就像噴墨打印機(jī)不同顏色的墨水一樣。盡管未來路還很長，但我們認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)將產(chǎn)生重大影響，必將成為革命性的生產(chǎn)工具。”

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