Il produttore di stampanti 3D industriali Optomec ha sviluppato una soluzione alternativa per l’interconnessione dei semiconduttori che aumenta efficacemente il segnale delle antenne 5G.
Si dice che la soluzione a semiconduttore dell’azienda, che prevede l’utilizzo della stampa 3D per integrare circuiti a onde millimetriche negli emettitori di segnali cellulari, fornisca agli utenti nelle vicinanze una connessione migliorata e meno interruzioni. In effetti, da quando hanno adottato il suo approccio, i clienti di Optomec hanno riportato aumenti del segnale fino al 100% e una migliore efficienza del dispositivo, quindi ora potrebbe aiutare a soddisfare la crescente domanda globale di 5G ad alta velocità.
“I nostri clienti stanno segnalando alcuni notevoli miglioramenti delle prestazioni per le interconnessioni a onde mm”. ha affermato Bryan Germann, Product Manager di Optomec. “I clienti di molti settori che utilizzano bande di frequenza dell’onda mm stanno vedendo i vantaggi della stampa di interconnessioni al posto dei cavi standard o dei legami a nastro”.
Un’illustrazione delle interconnessioni Aerosol Jet Printed collegate a un componente a onde mm. Immagine tramite Optomec.
Elettronica a getto di aerosol
Optomec commercializza un portafoglio di sistemi, software e materiali relativi alle sue due tecnologie distinte: “LENS” Directed Energy Deposition (DED) e Aerosol Jet Printing (AJP). Mentre il primo continua a trovare applicazioni di manutenzione, riparazione e revisione (MRO) delle turbine , il secondo è più spesso utilizzato per creare elettronica 2D o 3D a un livello di dettaglio microscopico.
In pratica, la tecnologia Aerosol Jetting dell’azienda funziona spruzzando inchiostri a nanoparticelle su circuiti stampati e componenti da una distanza massima di 10 mm. Queste goccioline, ciascuna delle quali misura tra 1 e 5 micron di diametro, vengono quindi sinterizzate insieme in singoli strati, in modo da consentire la stampa diretta delle interconnessioni su superfici conformi, eliminando la necessità di ingombranti substrati del circuito.
La compatibilità con i metalli preziosi della tecnologia l’ha resa popolare anche tra i produttori consumer e aerospaziali, con Samsung che ha utilizzato AJP per accelerare il suo processo di produzione elettronica e Northrop Grumman che l’ha adottato per fabbricare interconnessioni a semiconduttore d’oro , in un progetto che ha prodotto parti di antenna con connessioni significativamente migliorate.
In seguito alla ricerca di Northrop Grumman di due anni fa, Optomec ha ora ottimizzato la sua stampante 3D HD2 AJP appena lanciata per replicare questi risultati su scala più ampia, prequalificando la macchina per depositare interconnessioni su antenne 5G, in un modo che dice rende la tecnologia pronta per “l’integrazione diretta nelle linee di confezionamento esistenti”.
Negli ultimi due decenni, il numero di dispositivi intelligenti in grado di connettersi tra loro in modalità wireless tramite segnali a radiofrequenza (RF) è aumentato esponenzialmente. Questo aumento della domanda ha reso necessario lo sfruttamento di frequenze più elevate come le “onde mm”, che ora hanno iniziato ad attirare un’attenzione significativa come mezzo per soddisfare i requisiti di capacità delle reti 5G ad alta velocità che stanno nascendo in tutto il mondo.
Quando si tratta di costruire questi array ad alta velocità, il modo in cui i circuiti integrati a onde millimetriche (MMIC) sono incorporati in essi è un fattore determinante per le loro prestazioni finali. Tuttavia, mentre l’utilizzo di MMIC continua a crescere a un tasso del 27% all’anno, Optomec afferma che la loro più ampia adozione “è stata ostacolata”, a causa dei metodi obsoleti spesso utilizzati per collegarli.
Molti circuiti integrati esistenti sono collegati a circuiti utilizzando minuscoli fili d’oro, che diventano meno efficaci con l’aumentare delle frequenze, causando agli utenti una bassa portata wireless e un elevato consumo energetico. Per combattere questi problemi, Optomec ha presentato la sua nuova soluzione di imballaggio per semiconduttori, in cui si collegano i getti di aerosol ai circuiti integrati, con una tale efficienza che si avvicina quasi all’incisione del rame vista nei circuiti.
“Il vantaggio di un’impedenza più breve e migliore è abbinato alle transizioni, con perdite inferiori per ogni transizione da matrice a matrice o da matrice a scheda”, spiega Germann. “Ciò porta a miglioramenti nell’efficienza e nelle prestazioni complessive del dispositivo.”
I primi ad adottare l’interconnessione MMIC dell’azienda hanno riportato un aumento fino al 100% della potenza del segnale trasmesso per ogni connessione di circuito nell’intervallo millimetrico. Questo, a sua volta, ha anche aumentato il raggio di trasmissione wireless degli utilizzatori, allungato la vita delle loro antenne e ha permesso loro di emettere segnali nella gamma da 30 a 300 GHz.
Non solo questa larghezza di banda è più che sufficiente per soddisfare le esigenze di una tipica rete da ufficio o domestica (che opera a circa 5 GHz), ma è sufficiente per soddisfare le reti a onde mm di nuova generazione che operano a frequenze fino a 53 GHz, così come quelli utilizzati nelle applicazioni automobilistiche, radar, di difesa e di imaging medico, che operano a una gamma ancora più elevata.
