SLS レーザー焼結 3D プリント PCB 回路基板?ドイツEOS機器の新たな用途

数日前、Antarctic Bearが「速報：世界初の10層3DプリントPCB回路基板が誕生」と報じ、業界で大きな注目を集めました。 Antarctic Bear は、ドイツの EOS 社から、同社の顧客が実際にレーザープラスチック粉末 SLS 3D プリンターを使用してPCB 回路基板のプロトタイプの製造を支援していることを知りました。これは非常に異なるプロセス技術ルートです。

現在、コンピュータチップの製造プロセスはナノメートルレベルに達しており、性能向上の速度はほぼ横ばいになっています。技術的な観点から言えば、チップをさらに小型化することはほぼ不可能です。パフォーマンスを継続的に向上させるために、メーカーはスタック可能なマルチレイヤーアーキテクチャに取り組んでいます。回路基板の分野でも同様のソリューションが開発されています。ドイツのBeta LAYOUT GmbH社は、EOSの積層造形技術を使用して、このような革新的なキャリアのプロトタイプを製造し、テストすることに成功しました。
PA 3200 GFを使用した機能統合型カスタム回路基板
課題これまで、回路キャリアと従来の PCB (プリント回路基板) は、それらが動作するマイクロプロセッサによって多かれ少なかれ影に隠れてきました。もちろん、ある意味でこれは不公平です。なぜなら、高性能な中枢神経系がなければ、どんなに優れた脳も役に立たないからです。マイクロエレクトロニクスの分野でも同じことが言えます。現代のほぼすべてのデバイスには、1 つ以上のチップと、必要なその他の電子部品を埋め込むための回路基板が必要です。電源供給や回路システムから信号出力まで、さまざまなタスクを実行できるネットワークを形成します。従来の回路基板では、新しいコンポーネントを搭載できるスペースが非常に限られていることがよくあります。その理由の 1 つは、多くの電子機器がますます小型化していることです。フォームファクター自体は大きくなっても、実際の電子システムに残されるスペースはますます小さくなる傾向にあります。たとえば、既存のボリューム内でスクリーンを設置する必要があり、さらに多くのインターフェースと出力ポイントを収容する必要があり、バッテリーはますます大きくなっています。

今日では、ほとんどの場合、ほとんどの分野において、新しい回路システムの実験的な構築に単純な実験用 PCB で十分だった時代は終わりました。設置スペースが限られていることに加え、重量も重要な要素であり、ここでも 3 次元構造のコンパクトな回路基板が重要な役割を果たします。

現代の電子製品では、回路システムが筐体内の限られたスペースを奪い合うことがよくあります。従来のスタッキング方法を使用すると、PCB は必要なすべてのコンポーネントを収容できなくなるため、前述の 3 次元回路キャリアが推奨されるソリューションになります。さらに、多くのデバイスのライフサイクルがますます短くなっているため、射出成形を使用したプロトタイプの作成にはコストがかかりすぎるという新たな課題が生じています。そのため、Beta LAYOUT GmbH は、低コストで高性能な代替手段を探すことにしました。

解決策<br /> DMLS 積層造形技術のおかげで、積層造形ほど多層アーキテクチャのニーズに適したソリューションは存在しません。積層造形はレーザーを使用して層を 1 つずつ構築するため、Beta LAYOUT はこの技術を活用し、3D プリントを使用してプラスチック部品を製造しました。革新的な技術は印刷プロセスで使用されるだけでなく、モデルが印刷された後に特殊な処理材料でコーティングされます。次のステップ「レーザーダイレクトストラクチャリング」（LDS）では、回路レイアウトが形成され、コーティングが活性化された後に導体トラックが形成されます。
レーザーは物理的および化学的な反応を引き起こし、金属原子を生成すると同時に表面を粗くします。レーザー直接構造化後、モデルは電流を流さずに銅メッキ槽に置かれます。この時点で、以前に活性化された領域に銅粒子が堆積し、導体トレースが形成されます。銅メッキ後、導体トレースは電気メッキによってさらに銅メッキされるか、または表面仕上げによって直接処理される。その後、Beta LAYOUT は、社内の組み立て部門で個々のコンポーネントを全体の組み立てに追加します。完成した部品は、機能性をテストしたり、設計レイアウトを確認したりするための初期プロトタイプやモデルとして機能します。

「当社は幅広い企業に 3D-MID (メカトロニクスデバイス) プロトタイピングサービスを提供しています」と、Beta LAYOUT GmbH の 3D-MID 製品マネージャーである Manuel Martin 氏は説明します。「EOS の FORMIGA P 110 を使用することで、高品質の製品を迅速にお客様に提供できます。特に実用的なのは、当社の Web サイトやオンラインショップから 3D モデルの注文を処理することもできることです。積層造形は、当社のビジネスモデルを順調に拡大するのに役立っています。」

個人の開発者であっても、既存の大規模企業であっても、積層造形により、顧客固有の回路基板が新しい電子機器のプロトタイプに適合することが保証されます。プラスチック部品を迅速かつ魅力的な価格で生産できます。同時に、このプロセスは必要な精度レベルと優れた部品品質を提供し、必要な基本ボディを大量生産できるため、特にテストを実行する際には無視できない特徴となります。

EOS Additive Manufacturing は高い柔軟性も提供します。使用されるマシンは、PA 3200 GF やナイロンアルミニウム粉末など、さまざまな材料を処理できます。また、PEEKなどの高機能高分子材料や各種金属材料の加工も可能です。重要なのは、すべての材料が高温に耐えられるため、大量生産における射出成形プロセスの高温制限を克服できることです。この柔軟性により、Beta LAYOUT はアプリケーション固有の回路基板の特性に対応し、顧客のさまざまな個別のニーズを満たすことができます。これにより、同社はコスト削減、耐高温性の向上、その他の特定のニーズなど、顧客のニーズを満たす最適化されたパーソナライズされたソリューションを開発できます。

この回路印刷に使用される SLS 3D プリンター FORMIGA P 110 は、小型で柔軟性があり、効率的でコンパクトなレーザープラスチック粉末焼結システムです。 FORMIGA P 110 システムは、直接製造、スペアパーツ製造、機能プロトタイプ (ラピッドプロトタイピング) の製造に使用されます。 FORMIGA P 110 システム - プラスチック粉末用のコンパクトなレーザー焼結システム。成形スペースは200mm×250mm×330mmです。 FORMIGA P 110 システムは、ナイロンまたはポリスチレン材料をベースにしたプラスチック製品を製造できます。同時に、P 110 システムを使用して、機能サンプル、ラピッドプロトタイプ、インベストメント鋳造用サンプルを製造することもできます。 P 110 システムは、成形と製造を 24 時間以内に完了でき、高い効率性と柔軟性を特徴としています。生産における革新的なアプリケーション: FORMIGA P 110 システムは、ユーザーにさまざまな革新的な機能を提供します。このシステムはわずか 0.4 mm の縦方向の薄壁を製造できるため、P 110 システムは小型で微細な部品の製造と成形に非常に適しています。革新的な粉末散布および掻き取り装置により、繊細な部品の高品質と信頼性、および焼結プロセスの信頼性が保証されます。 P 110 システムは消費電力が低いという特徴も備えており、全体的な運用コストを削減します。エントリーレベルのレーザー粉末焼結システムである P 110 では、設置と使用に非常に基本的な電気とガスの条件のみが必要です。

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