Современные возможности печати трехмерных объектов в микромасштабе

Олег Симонов ([email protected])

Аддитивные технологии изготовления трехмерных объектов, также известные как 3D−печать, продолжают интенсифицироваться, а спектр их применений постоянно расширяется. Одним из основных направлений развития 3D−печати является увеличение разрешающей способности — точности воспроизведения объекта по заданной модели, что открывает новые возможности для миниатюризации изделий. Один из перспективных методов, реализующих 3D−печать с точностью порядка 1 мкм, — гальваническое осаждение элементов объемного изображения (вокселов) в жидкой фазе, которое выполняется с помощью микрофлюидного дозатора.

Применение 3D−печати в электронике и СВЧ-технике Сокращение времени и экономических затрат на изготовление прототипов — одно из ключевых требований при разработке изделий электронной и радиоэлектронной техники. Данное требование послужило стимулом активного применения аддитивных технологий в этой области. Оборудование, которое при этом используется, как правило, реализует методы экструзии, отверждения фотополимеров и лазерного спекания порошковых материалов, ставшие уже традиционными и хорошо отработанными для 3D−печати.

Появление на рынке 3D−принтеров, специально предназначенных для прототипирования многослойных печатных плат (МПП), по мнению специалистов стало революционным событием в индустрии [1, 2]. Отмечены преимущества экструзивного метода послойного нанесения (Fused Deposition Modeling, или FDM), который позволяет создавать как токопроводящие, так и изолирующие элементы МПП. Для отверждения послойно нанесенных материалов используется инфракрасное излучение для спекания пасты, формирующей токопроводящие структуры, и ультрафиолетовое излучения для полимеризации изолирующих слоев.

Перспективные разработки в области СВЧ-техники часто сталкиваются с трудоемкостью изготовления волноводов и других элементов стандартными методами механообработки, причем из-за сложности конструкции элемента СВЧ-тракта во многих случаях невозможно выполнить его в виде цельной детали. Технологии 3D−печати, такие как прямое лазерное спекание металла (Direct Metal Laser Sintering, или DMLS) и селективное лазерное спекание (Selective Laser Sintering, или SLS), открывают широчайшие возможности создания сложных конструктивных элементов [3]. Полученные электрические характеристики и механическая прочность были признаны удовлетворительными для многих применений. Отсутствие щелей в элементах СВЧ-тракта при использовании 3D−печати является ключевым преимуществом по сравнению со сборными конструкциями, выполненными с помощью механообработки.

Учитывая общие тенденции развития аддитивных технологий, следует ожидать увеличения числа их возможных применений в области электроники за счет развития методов FDM, DMLS, SLS и других, в направлении появления новых материалов с улучшенными свойствами, а также совершенствования оборудования.

Полную весию статьи читайте в PDF формате.