Nano Dimension和UTS 合作開發3D打印5G天線陣列，共同邁向精密AMES
時間：2021-10-12 14:45 來源：未知 作者：admin 閱讀：次
2021年10月11日，悉尼科技大學（UTS）ProtoSpace和納米維度公司（Nano
Dimension）已經合作開展了一個試點項目，以加速5G AME設備的開發。一直以來，Nano
Dimension都是作為增材制造電子產品（AME）行業內領先的工業3D打印機制造商而聞名。利用Nano Dimension公司的DragonFlyLDM 3D打印系統，此兩家合作伙伴制造了5G毫米波天線封裝（AiP）設計。據報道，這些設計提供了增強的帶寬，同時彌補了AME AiP和芯片之間的差距。據合作伙伴稱，天線陣列原型的成功打印為5G消費類移動電子產品開辟了巨大的可能性。
△Nano Dimension公司的DragonFlyLDM 3D打印技術正在運行中。照片來自Nano Dimension公司。
The DragonFly LDM 3D打印機
Nano Dimension公司的旗艦產品——DragonFly
LDM系統是它們公司AME能力背后的驅動力，它將自由形狀的幾何圖形與嵌入式電子裝置結合起來。這款打印機配備了兩個噴墨打印頭，可同時打印導電銀納米墨水（形成印刷電路的大部分連接）和電介質光聚合物墨水（為周圍結構提供機械支持、熱阻和電絕緣）。今年4月份，NanoDimension公司收購了機器學習公司DeepCube，此后將該公司的深度學習專長用于開發基于機器學習的分布式電子制造網絡。這項平臺實現了對該公司全球3D打印機網絡的數字控制，使得打印機能夠不斷地自我學習并提高其效率。
不久之后，Nano Dimension公司還收購了微型3D打印機開發商Nanofabrica公司，并將該公司的技術整合到其機器中，以進一步推動精密高性能電子設備（Hi-PEDs）的3D打印。通過這些收購，Nano Dimension公司正在尋求解決由于供應鏈問題和印刷電路板（PCB）制造商面臨的日益增長的利潤壓力而導致的全球范圍內持續的半導體芯片短缺問題。最近，Nano Dimension公司宣布與弗勞恩霍夫制造工程和自動化研究所（Fraunhofer
IPA）合作，專門為機電系統的生產開發新的自由形態3D打印和裝配工藝。在為期兩年的項目結束時，Nano
Dimension公司希望能將這些工藝整合到其DragonFly LDM系統中。
△Nano Dimension公司的DragonFlyLDM 3D電子打印機。照片來自Nano Dimension公司。
推進精密電子元件的開發
位于悉尼市中心的ProtoSpace UTS是澳大利亞最先進的增材制造設施中心之一，它可以提供先進的3D打印和掃描技術。ProtoSpace
UTS和NanoDimension之間的試點項目由UTS技術實驗室毫米波集成電路和天線小組組長楊揚博士領導。Yang與Francesca
Lacopi教授和Nano Dimension的研發團隊合作，共同推進3D打印毫米波/太赫茲天線和電路的研發，并為太空領域利用5G貢獻了力量。這些合作伙伴一直致力于建立一個無線生態系統，使數十億的高速無線設備和在毫米波頻段工作的高度集成的AME設備天線能夠被封裝在移動設備上。不過要實現這一目標，在開啟5G物聯網新時之前，他們仍然面臨著幾個挑戰。5G AME設備的開發仍處于起步階段，由于毫米波AiPs的成本高、生產周期長，使得定制原型和概念驗證困難重重。
此外，由于傳統設備天線的收益已經達到極限，因此在數字環境中仍然迫切需要高速可轉向的多波束移動天線。該團隊還負責研究如何在不影響其關鍵性能的情況下，實現天線陣列的集成和小型化封裝最優化。為了解決這些問題，楊和他的團隊在UTS和Nano Dimension開展的試點項目的概念驗證基礎上，開發了一種用于生產5G毫米波AiP設計的新型AME工藝。據報道，該工藝可以制造出具有定制封裝外形的單襯底多導電層，而不會對保密性或知識產權安全造成風險。
△Nano Dimension公司的AME3D打印技術通過沉積兩種不同類型的墨水來工作。圖片來自Nano Dimension公司。
制造天線陣列
研究團隊通過使用DragonFly LDM，開發出基于壓電3D打印的AME工藝，并生產了幾個單基板多金屬層天線。金屬層被垂直堆疊到3D打印的單一基板中，形成了一個天線原型，表現出寬帶寬和超低輪廓的優勢。
為了證明他們的概念，該團隊設計并3D打印了多層線性極化（LP）貼片天線元件和2×2 LP天線陣列。所謂的 "饋電網絡"可以被集成到天線陣列元件的同一基板上，而不增加陣列的尺寸和外形。
與傳統的單層LP貼片天線相比，該團隊的裝置將阻抗帶寬從5.9%提高到10.9%（三層），以及83%（七層）。該團隊的設計可以在厚度僅為1.5毫米的單一襯底中制造，使其適用于期待超低輪廓和寬頻貼片天線的應用。
在此之后，合作伙伴又生產了圓極化（CP）貼片天線元件和2×2
CP天線陣列，這驗證了該團隊的垂直金屬層堆疊方法得可行性，可以獲得更寬的阻抗帶寬和更廣泛的3dB以下的軸向比率的頻率范圍。天線的設計頻率為6GHz以下，為5G消費類移動電子產品內的應用提供了相當大的潛力。
研究團隊認為，其AME AiP技術能夠無縫銜接AME AiP和芯片之間的差距，同時提供比傳統制造方法便宜得多的原型設計成本。他們認為，這些因素將有助于實現AME AiP的初始概念驗證和定制原型，從而加速5G AME設備天線在太空和消費移動電子等行業的發展。
(責任編輯：admin)
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