Новая технология использует 3D-печать для создания трехмерных схем чипов

Использование 3D-схем является ключевым моментом в продолжении миниатюризации электроники, но оно имеет серьезные недостатки. Потребность во вспомогательных материалах и внешнее давление ограничивают возможности мелких производителей, но у одной исследовательской группы может быть ответ. Инженеры разработали способ создания отдельно стоящих самовосстанавливающихся металлических конструкций без подобных требований.

Исследовательская группа из Национального университета Сингапура (NUS) под руководством доцента Бенджамина Ти недавно опубликовала свои выводы. Назвав свою технологию CHARM3D, команда продемонстрировала, как можно использовать технологию 3D-печати металлом для изготовления широкого спектра компактной электроники, включая носимые датчики, системы беспроводной связи и электромагнитные метаматериалы.

Одно из применений, которое команда определила для своей технологии, — это здравоохранение. Ти и его команда говорят, что CHARM3D позволяет разрабатывать полностью бесконтактные устройства мониторинга жизненно важных функций. Пациент просто располагается рядом с датчиком, который может обнаруживать дыхание и другие жизненно важные признаки, даже не касаясь кожи пациента.

В этом методе используется прямое письмо чернилами (DIW), которое уже используется для изготовления 3D-схем. Проблема всегда заключалась в том, что DIW использует материалы, которые не являются хорошими электрическими проводниками. Это требует вспомогательных материалов, чтобы скрепить все вместе, что ограничивает ваши возможности.

CHARM3D меняет это, включив в технологию металл Филда. Металл Филда представляет собой эвтектический сплав индия, висмута и олова и имеет довольно низкую для металла температуру плавления. Фактически, его температура плавления ниже, чем у обычно используемых материалов для 3D-печати любителей, — 62 градуса Цельсия (143,6 градуса F). Кроме того, они быстро затвердевают, в отличие от большинства композитных чернил, обычно используемых в DIW.

Сочетание этих характеристик делает металл Филда отличным материалом для прямой записи трехмерных схем чернилами. CHARM3D использует его для изготовления очень сложных отдельно стоящих 3D-структур, таких как вертикальные буквы, кубические каркасы и масштабируемые спирали.

CHARM3D, разработанный исследователями факультета материаловедения и инженерии НУС, способен печатать отдельно стоящие металлические конструкции без необходимости использования вспомогательных материалов и внешнего давления. Эта новая технология позволяет изготавливать трехмерные электронные схемы быстрее, с более высоким уровнем детализации и точности. / Изображение: Новости НУС

«Предлагая более быстрый и простой подход к 3D-печати металлом в качестве решения для передового производства электронных схем, CHARM3D открывает огромные перспективы для промышленного производства и широкого внедрения сложных 3D-электронных схем», — сказал Ти.

Команда Ти также подчеркивает самовосстанавливающие свойства продукта. Поскольку он имеет низкую температуру плавления, простое применение тепловой пушки позволяет восстановить разорванную цепь за считанные секунды.

Инженеры уже использовали CHARM3D для изготовления 3D-схемы носимого безбатарейного датчика температуры, антенн для беспроводного мониторинга жизненно важных функций и метаматериалов для манипулирования электромагнитными волнами. Команда считает, что эта технология может обеспечить более точную медицинскую визуализацию, например микроволновую визуализацию рака молочной железы, для более раннего обнаружения опухолей. Исследователи отмечают, что он также перспективен в расширенных приложениях безопасности, таких как проверка скрытых устройств или контрабанды.

Ти и его команда полагают, что они только начали изучать возможности технологии CHARM3D и ищут возможности коммерциализации своей работы.

Источник: Tomshardware.com