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電子回路PCB基板用3DプリンターによるAMEの新しい6つの応用例を公開-Nano Dimension

Nano Dimension(ナノ・ディメンション)社製の電子回路基板3Dプリンターは、従来のプリント基板では困難だった、三次元での導体印刷が可能となり、基板内部に立体的な導体回路を形成、高周波に対して、いろいろな機能を新しく持たせることができ、基板内に小容量のコンデンサー、コイル等の生成が可能となった。
(写真:3DプリンターDragonFly LDM/引用:Nano-Dimension公式サイト)

Nano Dimension社とは

Nano Dimension(ナノ・ディメンション)は、三次元電子回路基板印刷技術(AME)の製造のための高機能なプリンターを提供しているイスラエルの3Dプリントエレクトロニクス企業。

電子回路PCB基板用3Dプリンターとは

Nano Dimensionの3Dプリンターは、独自の消耗品である導電性材料と誘電体材料を同時に印刷することで、業界のニーズに対応し、同時にin-situコンデンサ、アンテナ、コイル、トランス、および電気機械部品を統合して、前例のない性能で機能させることが特徴。
Nano Dimensionは、PCBと半導体集積回路の間のギャップを埋め、CADから数時間で機能的な高性能AMEデバイスまで、消耗品材料のコストのみで実現できる。

三次元電子回路基板印刷技術(AME)の新しい6つの応用例

①チューナブルアンテナ

  • パッドの必要なサイズと層間の距離を素早く調整することで、概念実証(PoC)の検討時間を著しく短縮することが可能
  • パッドのサイズと層間の距離等を変えることで、放射ビームの方向、強度を調整できる
  • いろいろな条件を同一バッチで印刷することができ、最適化プロセスを短縮できる
アンテナの設計製造のメリット
アンテナの設計製造のメリット(引用:Nano-Dimension公式サイト)

オムニアンテナ

AME技術は、オムニアンテナのような、複数のエレメントからなるアンテナの設計、検討に適している。

オムニアンテナ
オムニアンテナ(引用:Nano-Dimension公式サイト)

位相配列アンテナ

第3軸の印刷ができることにより、小さなパッドに接続された複数のコイルのように、3Dタイプの小型化された部品をアンテナエレメントに追加することができます。各々のエレメントは送受信ユニットとして動作、それらを組み合わせて位相配列構造を構成することができる。

位相配列アンテナ
位相配列アンテナ(引用:Nano-Dimension公式サイト)

Low Pass Filter

AME技術を使うことにより、高周波特性の優れたコンデンサーの印刷が可能になり、マイクロストリップライン等と組み合わせることによりローパスフィルター等を回路に組み込むことが容易となります。
AME技術による印刷キャパシターの精度は、+/-2%(Nano Dimension社実績)となり、一般的に使われているチップコンデンサーに比べ、高精度となります。

Low Pass Filter応用例(引用:Nano-Dimension公式サイト)
ネットワークアナライザーによる、チップコンデンサーと印刷コンデンサーを使った場合の S21 特性の比較(引用:Nano-Dimension公式サイト)

ポスト壁ウエーブガイド

AME技術を使うことにより、高周波伝送路として、PWWを回路上に組み込むことが容易となり、RF信号伝送路の設計に対して、より高性能な設計が可能。また、PWWを3次元的に重ね合わせることにより立体構造の伝送路を構築、高周波回路の小型化、および高性能化が容易となる。

ポスト壁ウエーブガイド印刷図面(引用:Nano-Dimension公式サイト)
ポスト壁ウエーブガイド印刷部品(引用:Nano-Dimension公式サイト)

メタマテリアル

AME技術による、高精度の印刷キャパシターおよび印刷インダクタンスの組み合わせで、基板内部に小型の共振エレメントを容易に作りこむことが可能となり、これらの共振エレメントの組み合わせによりいろいろな特性のメタマテリアルを作り出すことが可能となった。電子回路基板上の回路部とメタマテリアル部を、混在させることが可能なため、EMC対策、基板内蔵RFアンテナの指向性制御等が容易に行えるようになった。

メタマテリアルへの応用(引用:Nano-Dimension公式サイト)

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