マイクロ波デバイスの新しい製造プロセス：3Dハイブリッド製造技術（3Dプリント+LDS）

マイクロ波デバイスとは、アンテナ/電力分配器/PAアンプ/導波管などを指します。衛星/航空機に搭載されるコンポーネントは軽量である必要があり、一般的にはアルミニウム合金で作られています。ただし、デバイスの一部は絶縁する必要があります。これらを3D製造に統合して、製造コストを節約し、組み立てとデバッグのコストを削減できますか？製品の重量も大幅に軽減できますか？新しいプラスチック成形技術の採用：3D ハイブリッド製造は要件を満たすことができます。3D ハイブリッド製造の手順は、3D プリント成形/レーザー LDS 金属選択堆積です。

このプロセスを採用する利点は、製造時間を節約し、インストールやデバッグなしで複雑な給電源/導波管やその他のコンポーネントの統合を実現できることです。もう 1 つの利点は、製品の重量が大幅に軽減されることです。以下にいくつか例を挙げます。

導波管デバイス<br /> 従来の導波管金属材料製造、下図参照

衛星マイクロ波装置の設計と製造に携わる米国のエンジニアは、3Dハイブリッド製造技術を使用して、上記の軍用金属導波管装置を置き換えることができることを期待しています。当社は以下の製品を製造しています。まず、3Dプリントを行い、次に内壁を金属化します。この部品の重量は金属プロセスのわずか15％で、85％の重量を節約します。これは、衛星や航空機のマイクロ波通信システムの重量を軽減する上で大きな意義があります。

RFコネクタ<br /> 無線周波数コネクタは、無線通信機器で広く使用されているコンポーネントです。従来、金属部品を旋削して電気メッキすることで製造されています。この業界を悩ませている技術的な難しさは、3G を超える周波数帯域でのコネクタの品質を管理するのが難しいことです。仕上げと電気メッキの品質は RF インピーダンスに関連しています。もう一つの難しさは製造コストの削減です。「3G以上のRFケーブルとコネクタで、本当に適格なものは多くありません」と、『実用無線』の著者であり、国産RFネットワークアナライザーを開発した中国の著名なRF専門家である胡樹豪氏はかつて私に語った。したがって、私はこの分野における技術の進歩にさらに注目しています。 LDS 技術が開発される前は、オールプラスチック RF コネクタは実現できませんでした。その理由は、第一に、プラスチック電気めっき層の剥離防止指数が低いこと、第二に、電気めっき層の厚さを正確に制御することが容易ではないこと、第三に、電気めっき層が硬すぎて弾力性に欠けること、第四に、選択的なめっきを正確に実現できず、金属を必要としない部分をマスクすることが難しいことです。しかし、LDS はプラスチック上に金属を選択的に堆積させる方法です。プラスチック上に根を張り、その上に化学的に金属層を成長させることで、上記の欠点をすべて克服します。また、携帯電話や自動車業界における厳しい高温高湿剥離防止テストにも合格しています。そのため、射出成形部品の低い製造コストと大きな生産能力の利点が RF コネクタの分野に導入されています。次の図は、射出成形で製造され、選択的に金属化された RF コネクタを示しています。

次の図は、射出成形金型とその射出成形部品を示しています。

3D構成アンテナ<br /> 大型軍艦のアンテナは軽量である必要があります。米国のステルス軍艦はプラスチック技術で作られた 3D フラクタルアンテナを使用しています。そのコンポーネントは、以下に示すように 3D プリントされています。

実際、選択的に金属化する必要がある多くの 3D アンテナでは、この記事で説明したハイブリッド製造技術を使用できます。

そうしないと、従来の FPC および回路基板技術を使用すると、インストールエラーが大きく発生し、デバッグが困難になり、重量が重くなります。当然、製造コストも高くなります。

3Dハイブリッド製造技術は、登場したばかりで業界ではまだ知られていない新しいプロセスであり、マイクロ波エンジニア/プロセスエンジニアによって推進される必要があります。

出典: エレクトロニクス愛好家ネットワーク

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