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Nano Dimension和UTS ProtoSpace 3D打印5G天线阵列,为精确的AMEs迈出了一步

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悉尼科技大学的ProtoSpace(ut)和纳米尺寸近日,用于附加制造电子设备(AMEs)的工业3D打印机的领先制造商开展了一个试点项目,以加快5G AME设备的开发。

使用纳米尺寸的蜻蜓LDM在3D打印系统中,合作伙伴制作了5G毫米波封装天线(AiP)设计,据报道可以提供更高的带宽,同时弥合AME AiP和芯片之间的差距。

据合作伙伴称,成功打印原型天线阵列为5G消费移动电子产品打开了“巨大的可能性”。

专题图片展示了纳米维的蜻蜓LDM 3D打印技术的实际应用。照片通过纳米尺寸。
纳米尺寸的蜻蜓LDM 3D打印技术的行动。照片通过纳米尺寸。

蜻蜓LDM 3D打印机

Nano Dimension的旗舰产品DragonFly LDM系统是该公司AME功能背后的驱动力,该系统将自由形状的几何图形与嵌入式电子设备相结合。该打印机配备了两个喷墨打印头,可以同时打印导电银纳米墨水(构成印刷电路的大部分连接)和介电光聚合物墨水(为周围结构提供机械支撑、热阻和电气绝缘)。

4月,Nano Dimension收购了机器学习公司DeepCube,并应用该公司的深度学习专业知识开发了基于机器学习的分布式电子制造网络。该平台能够对公司的全球3D打印机网络进行数字控制,这些打印机能够持续自我学习并提高效率。

不久之后,Nano Dimension也出现了获得微型3D打印机开发商Nanofabrica并将该公司的技术集成到机器中,进一步推进精密高性能电子设备(hi - pedds)的3D打印。

通过这些收购,纳米维正在寻求解决正在进行的问题半导体芯片短缺由于供应链问题和印刷电路板(PCB)制造商日益增长的利润压力,全球都面临着这个问题。

最近,Nano Dimension宣布与德国弗劳恩霍夫制造工程和自动化研究所(Fraunhofer IPA)开发新的自由3D打印和组装工艺专门用于机电系统的生产。在这个为期两年的项目结束时,纳米维希望将这些工艺集成到其DragonFly LDM系统中。

纳米尺寸的蜻蜓LDM 3D电子打印机。照片通过纳米尺寸。
纳米尺寸的蜻蜓LDM 3D电子打印机。照片通过纳米尺寸。

先进精密电子元件

ProtoSpace UTS位于悉尼市中心,是澳大利亚最先进的增材制造设施之一,提供先进的3D打印和扫描技术。

ProtoSpace UTS和Nano Dimension之间的试点项目由UTS技术实验室毫米波集成电路和天线小组组长杨洋博士领导。杨教授与Francesca Lacopi教授和纳米维的研发团队合作,为太空部门推进3D打印毫米波和太赫兹天线和电路,并利用5G的能量。

这两家公司一直致力于打造一个无线生态系统,使数十亿高速无线设备和毫米波波段高度集成的AME设备天线能够封装在移动设备上。

然而,为了实现这一点,他们在开启“5G物联网新时代”之前仍面临一些挑战。由于毫米波aip的高成本和长生产周期,使定制原型和概念验证变得困难,5G AME设备的开发仍处于初级阶段。

此外,在数字环境中仍然迫切需要高速可操控的多波束移动天线,现在传统设备天线的收益已经延伸到它们的极限。

该团队还负责研究如何在不影响其关键性能的情况下最好地集成和小型化封装天线阵列。

为了解决这些问题,杨和他的团队开发了一种新型AME流程,用于生产5G毫米波AiP设计,该流程基于UTS和Nano Dimension开展的一个试点项目的概念验证。据报道,该工艺制造单基片多层导电层与定制的封装型材,没有机密或IP安全风险。

纳米尺寸公司的AME 3D打印技术通过沉积两种不同类型的墨水来工作。图像通过纳米尺寸。
纳米尺寸公司的AME 3D打印技术通过沉积两种不同类型的墨水来工作。图像通过纳米尺寸。

制作天线阵列

使用DragonFly LDM,该团队使用他们开发的AME工艺,基于压电3D打印,生产了几个单衬底多金属层天线。金属层垂直堆叠在3D打印的单个基板上,形成了具有宽带和超低剖面优势的天线原型。

为了证明他们的概念,该团队设计并3D打印了多层线性极化(LP)贴片天线元件和2×2 LP天线阵列。所谓的“馈电网络”可以集成到天线阵列单元的同一衬底中,而不增加阵列的尺寸和轮廓。

与传统的单层LP贴片天线相比,该设备的阻抗带宽从5.9%提高到10.9%(三层),83%(七层)。该团队的设计可以在一个厚度仅为1.5毫米的基板上制造,使其适合于超低剖面和宽带贴片天线的应用。

随后,合作伙伴生产了圆极化(CP)贴片天线单元和2×2 CP天线阵列,验证了团队的垂直金属层叠加方法,获得更宽的阻抗带宽和更宽的轴向比低于3-dB的频率范围。这些天线的设计频率低于6ghz,为5G消费移动电子产品的应用提供了相当大的潜力。

该团队认为,AME AiP技术能够无缝地弥合AME AiP和芯片之间的差距,同时提供远低于传统制造方法的原型成本。他们认为,这些因素将有助于实现AME AiP的初步概念验证和定制原型,从而加速空间和消费移动电子等行业5G AME设备天线的开发。

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特色的图像显示纳米尺寸的蜻蜓LDM 3D打印技术的行动。照片通过纳米尺寸。

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