電子回路プリンタ V-ONE
テクノロジー

テクノロジー

一般概要

急な試作案件にも社内でローコストに基板作製ができ、SMTからプリンテッドデバイスまで幅広く対応可能です。
回路はCAD図面データ(Garber)から正確に描画することが可能です。また、印刷前には印刷範囲、高さ測定を行うことで複数枚制作する場合でも毎回微調整を行って完璧な印刷を目指します。
印刷範囲128x116mm、最小線幅200µm、最小ピッチ0.65㎜

片面/両面基板の製作が可能

片面/両面基板の製作が可能

ディスクリート部品を使用した片面基板からSMT部品を使用した片面または両面基板を作製することが可能です。V-One本体購入時には必要なすべての消耗品とアクセサリが付属しているので、購入後すぐに回路基板の製作が可能です。

GPIO基板(オプション)

GPIO基板(オプション)

Arduino®Uno、Arduino®Mega、Raspberry Pi™B +、Particle PhotonあるいはUSBなどの規格に準じた、加工された基板もオプションとして用意されているため、各種アプリケーションの開発も容易に行う事が可能です。

片面/両面基板の製作が可能

銀インク/ペースト「導電性インク(Conductor 2 Ink)」

VOLTERA社標準のインクは銀90%以上の優れた電気特性を備えており、デジタルおよび低電力アプリケーションに最適です。また、5GHzまでの高周波アプリケーションにも適応いたします。
導電性インク2ml 1本で約85枚の回路を印刷できます。それは同じ回路である必要はなく、85種類であっても少ないリードタイムで製作することができます。

ドリルユニット

ドリルユニット

両面基板にはスルーホールが必要となります。そのような場合には、ドリルユニットを使用します。
ドリルユニットはコンパクト設計にもかかわらず、13,000rpm/minで振幅は75µm以内に抑えられています。

リベット

両面基板のスルーホールにはリベットを用います。銅リベットを用いることにより、ヘッダやコネクタをより強力に固定する役割も併せ持ちます。

はんだペースト

はんだペースト

はんだペースト塗布からリフローまでをV-One一台で行うことができることから、メタルマスクやはんだごてを使う煩わしさから解放されます。基板製作の全工程を卓上ですべて行えます。

ペースト塗布サイズ
・最小1005サイズまで対応
・ICなどは0.5㎜ピッチまで対応

ステータスインジケータ

ステータスインジケータ

ユニット両サイドにあるインジケータは、リフロー、ヒータープレートを使用した際、高温時には赤色LED表示になります。
触れても問題ない温度まで下がるとLEDは青に変化しますので遠くからでも装置の状態を把握できます。

ソフトウェア

操作用ソフトウェアはメーカサイトより無料ダウンロード可能です。
同ソフトウェアを操作PCへインストール後、インターネット接続時に自動アップデートされます。ネット環境が利用できない際、アップデート版ソフトウエアのインストールをメーカサイトより依頼、対応することができます。
使用する図面はGerberファイルで多くの回路CADソフトウェアに対応しています。装置の操作は、画面上にビデオガイドが表示されるため、初心者でもすぐに基板作製が可能です。

拡張性

インクやペーストなどはVOLTERA社取扱いの製品以外にもお手持ちのものを使用することが可能です。

動画

装置やソフトウエアのイメージを持って頂く意味でも下記動画をご参考にしてください。


導電性インクによる描写・プリント

はんだペースト塗布

リフロー

ドリルによるスルーホール

Youtubeチャンネル VOLTERA V-One

アドバンス

補足資料として公開している各ドキュメントを紹介します。

インクの回路パターンへの手はんだ

導電性インクの配線パターンへのはんだ付けは、銅へのはんだ付けと大きく異なります。はんだ接合の品質向上のため、こちらのガイドに沿って作業を行ってください。
インクの回路パターンへの手はんだ.pdf

空カートリッジへのインク充填

Voltera社製以外のインクやはんだをご使用いただく場合、V-One適用のカートリッジに移し替える必要がございます。材料を無駄なく移し替えるため、こちらのガイドをご参照ください。
空カートリッジへのインク充填.pdf

電気回路設計ガイドライン

V-Oneにて回路設計される際のガイドラインを紹介しております。
電気回路設計ガイドライン.pdf

位置合わせ印刷(Aligned Printing)

V-Oneにて、既に回路、フィーチャが印刷されている基板に追加印刷される際に、参考になる資料です。
位置合わせ印刷ガイドライン.pdf

印刷設定概要

V-Oneにて回路印刷をされる際、高品質な印刷をされたい際、ソフトウエア上で各設定が可能であり、その際に有効な資料です。
印刷設定概要.pdf

導電性インクの硬化

PCB基板、PETなどのフレキシブル基板上に導電性インクにて印刷後、焼成する際のガイド資料です。
導電性インクの硬化について.pdf

両面印刷作製要領

弊社スタッフが作成した両面印刷作製時のHow to、フローです。両面印刷を考えられている方は参考にしてください。
両面基板作製要領.pdf

印刷高さ調整

印刷品質の安定・向上、一貫性のある高解像度の確保時に重要となるノズル先端と基板間の距離を調整することを説明したガイド資料です。
印刷高さ調整.pdf

はんだペーストのリフロー工程

はんだペーストの材質から、リフロー工程時の確認事項および、注意点を説明したガイド資料です。
はんだペーストのリフロー工程.pdf

V-ONE/NOVA 比較

V-ONE

電子回路プリンタ V-One は、デスクトップサイズのプロトタイピング 向けPCBプリンタです。スルーホールの穴あけ、導電性インクを使用したトレース印刷、はんだペースト塗布及び内蔵ヒータによるリフローを1台で行うことが可能です。アイデアの実現化のための試作、テスト、検証をすばやく実施できます。

  • 4つの機能を搭載PCBプリンタ
  • 直感的で使いやすいソフトウェア
  • 高速に少量のプロトタイピング
  • 自社作製における知的財産保護

V-ONE

研究開発用電子回路プリンタ NOVA は、新規性デバイスの研究開発時のプロトタイピングなどをサポート及び加速させることに効果を発揮する高解像度印刷を実現した電子回路プリンタです。スクリーン印刷向け機能性材料や導電性インクの可能性を解き放ちます。

  • 研究の幅の拡大
  • 直感的に使用で経験値不要
  • 適応材料の柔軟性
  • 効率的な研究開発
仕様
V-ONE NOVA
用途
  • PCBプロトタイピング
  • PCBアセンブリ
  • 実践的な学習
  • メーカースペース/実験・実習場
  • プリンテッド・エレクトロニクスの研究開発
  • 機能性、導電性材料の研究開発
  • フレキシブル、伸縮自在のデバイス開発
  • マイクロディスペンス
印刷方式 直接インク書込み[Direct-Ink Write(DIW)] 直接インク書込み[Direct-Ink Write(DIW)]
圧力制御 開ループ 閉ループ
材料の温度管理 - 40℃まで
最小配線幅 0.2mm 0.1mm
印刷範囲 128×116mm 220×300mm
XYZ分解能 X=10μm、Y=10μm、Z=0.625μm X=2.5μm、Y=7μm、Z=1.25μm
モジュールスロット 1 2
対応モジュール
  • V-One ディスペンサ
  • V-One プローブ
  • V-Oneドリル
  • スマートディスペンサ
  • スマートプローブ
  • バキュームモジュール
基板固定
  • クランプ
  • クランプ
  • 真空チャック
  • カスタマイズ対応可
基板の厚み 3mm以下 30mm以下
基板
  • リジッド(PCB、ガラス、セラミックなど)
  • フレキシブル(ポリイミド、PETなど) ※1
  • ストレッチャブル(TPUなど) ※1
  • 多孔質材料(紙など) ※1

(※1)ステージ上に直接もしくはサポート基板上に貼り付けるなどの工夫が必要です。

  • リジッド
  • フレキシブル ※2
  • ストレッチャブル ※2
  • 多孔質材料

(※2)真空チャックにて容易に固定すること可能です。

アライメント 目視及びマニュアル 8MPカメラ
シリンジ容量 2ml以下 2.5ml以下
印刷・塗布可能な材料
  • 導線性インク(Conductor 3 ink)
  • はんだペースト(組成:Sn42Bi57.6Ag04 粒経:T4,T5)
  • 他材料(機能性インクなど) ※3

(※3)スクリーン印刷向けインク、ペーストを選択してください。

  • 導線性インク
  • はんだペースト
  • 他材料 ※4

(※4)スクリーン印刷向けインク、ペーストを選択してください。圧力制御によりV-Oneより高精細、再現性良く印刷可能です。

他機能
  • 内蔵ヒータによるインクの焼成、はんだリフロー
  • インクテスト専用ステージ
  • 工具、付属品格納ボックス
  • 統合真空ポンプ
  • マテリアル ライブラリ
  • 自動充填レベル検出
  • AI対応ビジョンシステム
ソフトウェア
V-ONE NOVA
インターフェイス デスクトップアプリケーション ウェブアプリケーション
OS
  • Windows 7,8,10(64bit)
  • OSX 10.11+
-
ファイル形式 Gerber
  • Gerber
  • SVG(beta)
ハードウェア
V-ONE NOVA
装置寸法/重量 257×390×207mm/7kg 657×605×345mm/35kg
電源容量 100-240VAC,50/60Hz,
575W MAX
100-240VAC,50/60Hz,
221W MAX
接続
  • USB2.0ケーブル
  • USB-A 2.0
  • USB-A 3.0
  • Ethernet
  • WiFi(ドングル使用)
FAQ
1. V-Oneはどんな能力がある?

迅速な試作が可能!
装置付属のHello Worldのようなシンプルな回路形成及びチップ搭載を実施する際、装置の使用慣れもございますが、トータル1~2時間で対応可能です。
下記、各工程の所要時間の例です。

  • 装置立上げ、基板セット及びキャリブレーション:約10分
  • 回路印刷:約5分
  • 導電性インクの焼成:約30分
  • はんだペースト塗布及びチップ搭載:約5分
  • はんだリフロー:約20分
迅速が施策が可能

128㎜×105㎜です。製品の詳細については仕様項目をご確認ください。

付属のドリルユニットを使用することにより、両面基板を作製することができます。 V-Oneドリルユニットは、ドリルビット、リベット、その他アクセサリが付属されます。
詳細はドリルユニット項目をご覧ください。

現在、V-Oneにはピック&プレイス機能がないため、基板への搭載部品は手で配置する必要があります。V-ONEはプロトタイピングツールとして設計されており、これらの機能を搭載した場合には時間・コスト的にもメリットが見いだせないためこれらの機能は省いています。

VOLTERA社はV-Oneの機能拡大に取り組んでいます。ただ、現状では2層基板までの対応です。

申し訳ございませんが、対応しておりません。
立体配線を施すにあたって可能な応用例として、初めに曲げのない平坦なフレキシブル性のある基板に配線していただき、その後、熱などで基板を曲げて、3D形状にしていただくことは可能です。ただし、Voltera社のインクを使用する場合、ストレッチャブル対応のインクではないことから、曲げ度合いなどでクラックが発生する場合がございます。

2. 導電性インクと印刷

1つのインクカートリッジで、最大85枚のHello World基板の印刷が可能です。これは線幅0.2mmで長さ100 mの配線、または200cm2の固体にも相当します。
※印刷可能な基板数は回路のサイズと形状によって異なります。インクカートリッジは通常、冷蔵庫保管で使用期限は6ヶ月以内です。

カナダ アルバータ大学との8ヶ月間の研究提携により、導電性インクは最大5GHzの標準的な銅と同等の性能を発揮することが実証されました。導電性についてはバルク状態での抵抗率が9.5E-7Ω.mであり、条件により2A程度まで対応しています。詳細は電気回路設計ガイドラインをご覧ください。

高温(60℃)および低温(5℃)の大気圧環境下で、4ヶ月間100mA負荷の下でインクが印刷されたPCB基板の耐久試験を行いました。性能変化は見受けられませんでした。

インクのバルク抵抗率は9.5E-7 Ω.mで、一般的な条件下でのシート抵抗は12mΩ/sqです。これは最高品質の導電性インクであり、銅ほどの導電性はございませんが、ほぼすべてのデジタルおよびアナログアプリケーションに対応可能と言えます。

コネクタなどの大きな部品にはスルーホールの使用を推奨しますが、抵抗やコンデンサは表面実装部品の使用を推奨します。受動部品の場合は1005サイズまで対応可能で、ICの場合、0.8㎜ピッチを公式サポートしていますが、0.65㎜ピッチでも動作可能であることを確認しております。

3. はんだペーストとリフロー

はんだペーストカートリッジ単体では、最大11,000パッド/1608サイズの塗布が可能です。はんだペーストカートリッジの保存期間は冷蔵庫保管で8ヶ月です。

V-Oneはペースト塗布に約5〜10分、リフローに約10~15分かかります。 また、リフロー時、VOLTERAはんだペーストの温度プロファイルは下の画像のように、経時に伴い3段階の変化をします。
はんだペースト塗布とリフローにかかる時間

ユーザ様が独自に選択されたペーストを用いて、その指定プロファイルに即した条件設定をすることも可能です。ただし、内臓ヒータ設定の上限は240℃、最大360分(60分×6)です。
また、内臓ヒータの温度とヒータ表面、及び基板表面の温度には若干の差が生じますので、独自のペーストを使用される場合にはご確認が必要です。
詳しくはお問い合わせください。

ございます。その際の制約は、最高温度240度、継続加熱時間は最長6時間です。
加熱時間の設定に関して、6段階に分け任意の温度・時間で設定可能で、各フェーズの最長時間は1時間です。

独自のリフロー条件/プロファイルを設定
各フェーズの最長時間は1時間

ヒーターの温度制御に関してはPID制御されておりますが、過昇温防止機能のような保護機能は搭載しておりません。もし安全基準等で過昇温防止機能等が必要な場合、オプションのV-one用保護ボックスをご検討ください。

いいえ。元素分析結果によれば、VOLTERA社のはんだペースト合金に含有される鉛は0.01%です。これは、IPC J-STD-006-Bが鉛フリーはんだに求める最大許容値0.07%を大きく下回っています。
導電性インクとはんだワイヤーも鉛フリーです。詳細についてはMSDSをご参照ください。

1005部品に対応したはんだペースト塗布が可能で、ピン・ピッチ0.5㎜に対応していますが、一部のユーザでは、0.4㎜ピッチのICでも問題なく使用されています。また、BGA部品への搭載実績もございます。

4. デスクトップソフトウェア

はい、無料です。ソフトウェアは、V-Oneを動作させるために必要です。VOLTERA社サイトから無料ダウンロードでき、更新時も自由にダウンロードが可能です。

Voltera社ソフトウェアでは、EAGLE, Altium, KiCad, Mentor Graphics, Cadence, DipTraceなど、既存のあらゆるCADツールの使用が可能です。これらのツールで作成したデザインをGerberフォーマットでVoteraソフトウェアにアップロードするだけです。

新機能の追加、バグの修正やユーザーエクスペリエンスのアップグレードなどが自動的に更新されます。
詳細については、VOLTERA社ホームページをご覧ください。

ソフトを立ち上げると、画面右上に随時操作手順が表示されます。これにより初めて操作する学生の方も簡単に印刷を行うことが可能です。
ソフトは下記の7ヵ国語に対応しています。

  • 日本語
  • 英語
  • フランス語
  • 韓国語
  • アラビア語
  • スペイン語
  • ロシア語
ソフトウェアの使い方

回路CADのデータ変換出力機能を用いてGerberデータを出力してください。V-ONEでは回路CADで作成した基板上の回路配置図、はんだペースト塗布図、の2種類のGerberデータが必要です。
※両面基板の場合はすべての面についてGerberデータの出力が必要です。
※シルクなどをV-ONEを用いて印刷する場合はそのデータを利用して印刷画面から使用してください。
※お客様で回路CADを所有されていない場合は、EAGLE、KiCAD、Design Spark PCBなどのフリーソフトを入手してご利用ください。

5. V-Oneドリルアタッチメント

V-Oneのドリルビットは、0.70mm、0.80mm、0.90mm、1.00mm、1.60mmの各サイズ2本ずつのセットです。
上記以外のサイズにつきましては、お問い合わせください

リベットを使用します。リベットは小さな銅管製で、基板に開けられた穴に専用工具を用いて挿入し、基板の上下層を接続します。
V-Oneドリル・キットには、小さなリベット・パック(Φ0.4㎜/200個)と大型リベット・パック(Φ1.0㎜/200個)が付属しています。

現状では、貫通穴のみサポートしています。V-Oneは横方向の力に対して耐性がありません。

VOLTERA社ではFR1を使用しています。理由は、FR-4のように有害なグラスファイバー粒子を含んでいないからです。また、比較的柔らかい材質のため、ドリル・ビットの摩耗性の向上にも寄与しています。

6. V-Oneを試す

V-ONEは押し出し方式のディスペンサ対応インクであれば、基本的に塗布可能です。しかしながら、各自でご用意したインクを使用する場合は、自己責任の下でご対応願います。空のV-ONE専用カートリッジを販売しておりますので、こちらをご利用ください。また、UV対策カートリッジもございます。

VOLTERA社の導電性インクは、200℃/30分の硬化時間が必要です。この温度に耐える得る基板であれば、印刷-焼成が可能です。FR4、ガラス、セラミックスなど、硬度の高い基板にも印刷可能です。また、ポリイミド(カプトン)フィルムなどのフレックス基板にも印刷した実績がございます。

フレキシブル・エレクトロニクス対応のインクも用意しております。詳細については販売代理店にお問い合わせください。標準インクでは屈曲性アプリケーションには適応できないため曲がりの大きなものや屈曲を繰り返す製品には向いていません。

V-ONE専用の空カートリッジパックを販売しています。これにはインクの充填に必要なアクセサリーがすべて含まれています。

7. その他

納品日より1年間の保証期間がございます。サービス利用規約の詳細については、販売代理店にお問い合わせください。

販売代理店にお問い合わせください。

8. ユーザ様専用

下記動画を参考にしてください。

※インク/ペーストの詰め替えは、しばらく使用していないインク/ペーストカートリッジの描画パフォーマンスを向上するケースがございます。ぜひ、試してください

使用された金属ノズルのみをメタノールの入ったビーカーに入れ、水に浸した上で超音波洗浄を行ってください。下記イメージをご参考にしてください。

金属系ノズル再利用のための推奨洗浄方法

ご使用されるはんだ材料に合わせて、ノズルサイズを決めて頂く必要がございます。通常、V-One本体購入時に付属されるはんだペーストはT4粒径になりΦ225um、別途購入可能なT5粒径のはんだペーストはΦ150umを一般的に推奨しております。ただ、使い捨てノズルを使用していただいても特段問題ございません。
また、VOLTERA社が提供している導電性インクはΦ100、150、225umの各金属ノズル、プラスチック製使い捨てノズルともに使用可能です。ただし、直径が小さくなるほどインク状態により詰まりが生じやすくなる可能性がございますので、その点をご理解の上、ご使用ください。

ソフトウェア上の表示時間はあくまでも目安と認識してください。2回目以降はこの工程が最適化され、実際のプロービング時間が短縮し、表示時間に近い時間で実施されます。

VOLTERA社製導電性インクへのはんだ付には注意事項がございます。ユーザ様は、ユーザ様専用ページ内のトラブルシューティングの項目より資料をダウンロードできます。ご参考のうえ、対応してください。

カートリッジのキャップをしっかりと締め、熱や光を避けて4-10℃の環境下で保管してください。チャック袋に入れて保管されると確実に密封できるため尚効果的です。冷蔵に関しては、一般的な冷蔵庫のご使用で問題ございません。

皮膚に付着した程度では、皮膚が荒れるといったご心配は特にございません。しかしアレルギー反応や万が一に備え、インク、はんだペーストの使用時は、ゴム手袋などを着用することを強く推奨いたします。また、インク、はんだペーストが付着した手やゴム手袋で眼を拭うなどして、眼に刺激を与えるようなことがないようご注意ください。同様に、口に含んだり、飲み込むといったことも絶対にないようご注意ください。万が一、上記に該当する行為を行った場合は、症状の有無に関わらず必ず専門医に相談してください。

お問い合わせ

製品やサービスについてのご質問・ご要望等ございましたら、下記のフォームにてお気軽にお問い合わせください。