3Dプリントソリューションが電子機器を静電気放電から保護

3Dプリントソリューションが電子機器を静電気放電から保護
この投稿は Bingdunxiong によって 2024-11-8 11:57 に最後に編集されました

南極クマの紹介:静電放電 (ESD) 保護は、化学および電子産業にとって重要な懸念事項です。電子機器では、帯電した物体(人間の指や工具など)が電圧と電流を急速に放電するため、ESD によって集積回路が損傷することがよくあります。


2024年11月8日、アンタークティックベアは、ローレンス・リバモア国立研究所(LLNL)の研究チームが、電子製品の敏感な部品に包括的な機械的および電気的保護を提供するために、カスタマイズされた気孔構造を持つ弾性シリコンフォームを製造できる革新的な3Dプリント技術の開発に成功したことを知りました。新しいテクノロジーは、機器やコンポーネントの故障を減らすように設計されており、その結果、コストの増加や職場での怪我の可能性が高まります。

△関連研究は「3Dプリントシリコンの静電気消散」というタイトルで、アプライドマテリアルズ&インターフェース誌に掲載されました。
技術研究開発の背景

3D 印刷技術の急速な発展により、複雑な内部構造を持ち、カスタマイズ可能な圧縮機械特性を実現するセルラーフォームの製造が可能になりました。 LLNL の研究者たちはこの技術を巧みに利用し、印刷プロセス中の応力分布を正確に制御することで応力を均等に分散できる構造を設計し、永久変形の発生を効果的に防ぎました。

さらに、3D プリント技術の材料特性における利点も顕著です。カスタム樹脂を使用することで、研究者は存在する材料の量に関係なく一定に保たれる固有の特性を調整することで、材料の特性を正確に制御できます。

ダイレクトインクライティング (DIW) テクノロジーは、革新的な押し出しプロセスとして 3D プリントの分野で際立っています。この技術により、定義されたレオロジー特性を持つペースト状の材料を層ごとに堆積させ、複雑な 3 次元構造を構築することができます。 DIW はシリコン樹脂などの印刷材料に特に適しており、3D 印刷技術の応用可能性を広げます。

△ 静電気を除去するために単層カーボンナノチューブ(CNT)を3Dプリント可能なシリコーンエラストマーに組み込む概略図
革新的なシリコーン樹脂配合により、DIW技術によるESD保護パッケージを実現

この研究では、揮発性が低く、弾力性に優れ、熱安定性が広いことからシリコーンが好まれました。これらのシリコーンは、直接インク書き込み(DIW)技術を通じて、ウェアラブル技術、ソフトロボット、その他の構造部品にうまく加工され、適用されています。

帯電防止パッケージの DIW 印刷を実現するために、研究チームは一連のハイブリッド研究を実施し、最終的に独自のシリコーン樹脂配合を開発しました。この配合は、カーボンナノチューブ (CNT) 濃縮物とレオロジー改質剤 (増粘剤) を組み合わせたもので、材料の印刷可能性を確保するとともに、静電放電 (ESD) 保護に必要な導電性も提供します。 CNT は静電気の蓄積を制御する優れた導電性添加剤として機能し、レオロジー改質剤により、カスタマイズされた多孔性の構造を高解像度で 3D プリントできるようになります。

研究者たちは、この特別に配合された樹脂を使用して、ESD 構造を回路基板に直接印刷することができました。この印刷構造は、敏感な回路を電気的に保護するだけでなく、バ​​ッファとしても機能します。性能をテストするために、研究者たちは回路基板をハンマーで叩く実験を行った。

チームは、印刷された構造の将来的な改良がまだ必要であると指摘していますが、初期テストでは、これらのパッケージング機能はすでに期待どおりに機能していることが示されています。これらのパッケージング技術は、医療機器、ロボット工学、その他の特殊機器のアプリケーションに重要な影響を与える可能性があります。

LLNL の研究成果は、電子機器の保護に応用できる可能性があるだけでなく、航空宇宙、自動車、バイオメディカル機器など、材料性能に対する要件が極めて高い分野にも重要な影響を与える可能性があります。 3D プリント技術は継続的に進歩しており、将来的にはさらに革新的なアプリケーションが登場し、製造業界に革命的な変化をもたらすと確信しています。



電子機器、静電気放電、ESD

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