Разработана технология 3D-печати для создания трехмерных чипов

Использование 3D-цепей является ключевым фактором в продолжении миниатюризации электроники, но эта технология имеет серьезные недостатки. Необходимость в поддерживающих материалах и внешнем давлении ограничивает возможности производителей по уменьшению размеров, но одна исследовательская группа может предложить решение. Инженеры разработали способ создания автономных, самовосстанавливающихся металлических структур без этих требований. Во главе с доцентом Бенджамином Ти команда исследователей из Национального университета Сингапура (NUS) недавно опубликовала свои результаты. Назвав свою технологию CHARM3D, команда продемонстрировала, как можно использовать технологии 3D-печати металлов для изготовления широкого спектра компактной электроники, включая носимые датчики, системы беспроводной связи и электромагнитные метаматериалы. Одним из применений, которые команда определила для своей технологии, является здравоохранение. Ти и его команда утверждают, что CHARM3D позволяет разрабатывать устройства для мониторинга жизненных показателей, которые полностью бесконтактны. Пациент просто должен находиться рядом с датчиком, который может обнаруживать дыхание и другие жизненные показатели, не касаясь кожи пациента. Метод использует прямую печать чернилами (DIW), которая уже используется для изготовления 3D-цепей. Проблема всегда заключалась в том, что DIW использует материалы, которые не являются хорошими проводниками электричества. Это требует использования поддерживающих материалов для удержания всего вместе, что ограничивает возможности. CHARM3D изменяет это, интегрируя в технологию металл Филда. Металл Филда — это эвтектический сплав индия, висмута и олова с довольно низкой температурой плавления для металла. На самом деле, его температура плавления ниже, чем у широко используемых материалов для любительской 3D-печати, составляет 62º Цельсия (143.6º F). Он также быстро затвердевает, в отличие от большинства композитных чернил, обычно используемых в DIW. Сочетание этих характеристик делает металл Филда отличным материалом для прямой печати чернилами трехмерных цепей. CHARM3D использует его для создания высоко сложных автономных 3D-структур, таких как вертикальные буквы, кубические каркасы и масштабируемые спирали. «Предлагая более быстрый и простой подход к 3D-печати металлов в качестве решения для производства сложных электронных цепей, CHARM3D имеет огромный потенциал для промышленного производства и широкого применения сложных 3D-электронных цепей», — сказал Ти. Команда Ти также подчеркивает самовосстанавливающие свойства продукта. Поскольку у него низкая температура плавления, простое применение тепловой пушки может восстановить поврежденную цепь за считанные секунды. Инженеры уже использовали CHARM3D для создания 3D-цепи для носимого температурного датчика без батареи, антенн для беспроводного мониторинга жизненных показателей и метаматериалов для манипуляции электромагнитными волнами. Команда считает, что эта технология может обеспечить более точную медицинскую визуализацию, такую как микроволновая визуализация рака груди для более раннего обнаружения опухолей. Исследователи отмечают, что она также имеет перспективы в области передовых решений безопасности, таких как сканирование на наличие скрытых устройств или контрабанды. Ти и его команда считают, что они только начали исследовать, что может сделать техника, лежащая в основе CHARM3D, и ищут возможности для коммерциализации своей работы.