マルチ

早稲田大学、東京、日本

近年、次世代エレクトロニクスの製造における高い可能性のため、プラスチック部品上に金属パターンを 3D プリントする研究への関心が飛躍的に高まっています。 しかし、このような複雑な部品を従来の方法で製造するのは簡単ではありません。 今回、日本とシンガポールの研究者らは、複雑な形状の 3D 金属とプラスチックの複合構造を製造するための新しい 3D プリンティングプロセスを開発しました。

3 次元の金属とプラスチックの複合構造は、スマート エレクトロニクス、マイクロ / ナノセンシング、モノのインターネット (IoT) デバイス、さらには量子コンピューティングに広く応用できる可能性があります。 これらの構造を使用して構築されたデバイスは、設計の自由度が高く、より複雑な機能、複雑な形状、およびますます小型化することができます。 しかし、そのような部品を製造する現在の方法は高価で複雑です。

最近、日本とシンガポールの研究者グループは、任意の複雑な形状の金属とプラスチックの複合構造を製造するための新しいマルチマテリアルデジタル光処理 3D プリンティング (MM-DLP-3DP) プロセスを開発しました。 研究の背後にある動機について、筆頭著者である早稲田大学の梅津新次郎教授、ソン・ケウェイ氏、シンガポールの南洋理工大学の佐藤博隆教授は次のように述べています。 したがって、それらを製造する技術も進化する必要があります。 既存の技術でも 3D 回路を製造できますが、フラット回路の積層は依然として活発な研究分野です。 私たちはこの問題に取り組み、人間社会の進歩と発展を促進する高機能デバイスを開発したいと考えました。」

MM-DLP3DP プロセスは、活性前駆体 (目的の化学物質自体は 3D プリントできないため、3D プリント後に目的の化学物質に変換できる化学物質) の準備から始まる多段階のプロセスです。 ここでは、パラジウムイオンを光硬化樹脂に添加して活性前駆体を調製します。 これは、水溶液中の金属イオンを自己触媒的に還元して金属コーティングを形成するプロセスである無電解メッキ (ELP) を促進するために行われます。 次に、MM-DL3DP 装置を使用して、樹脂または活性前駆体の入れ子領域を含む微細構造を製造します。 最後に、これらの材料に直接メッキを施し、ELP を使用して 3D 金属パターンを追加します。

研究チームは、提案された技術の製造能力を実証するために、複雑なトポロジーを備えたさまざまな部品を製造しました。 これらの部品は、微多孔質で小さな中空構造を含む複数の材料の入れ子層を備えた複雑な構造を有しており、その最小サイズは 40 μm でした。 さらに、これらの部品の金属パターンは非常に特殊であり、正確に制御することができました。

同チームは、ニッケルを使用した LED ステレオ回路や銅を使用した両面 3D 回路など、複雑な金属トポロジーを備えた 3D 回路基板も製造しました。

「MM-DLP3DP プロセスを使用すると、特定の金属パターンを備えた任意の複雑な金属 - プラスチック 3D 部品を製造できます。 さらに、活性前駆体を使用して金属堆積を選択的に誘導することで、より高品質の金属コーティングを提供できます。 これらの要素を組み合わせることで、高度に統合されカスタマイズ可能な 3D マイクロエレクトロニクスの開発に貢献できます」と梅津氏、ソング氏、佐藤氏は述べました。

この新しい製造プロセスは、回路製造における画期的な技術となることが期待されており、3Dエレクトロニクス、メタマテリアル、フレキシブルウェアラブルデバイス、金属中空電極など、さまざまな技術に応用されることが期待されています。

詳細については、梅津研究室までお問い合わせください。このメールアドレスはスパムボットから保護されています。 閲覧するにはJavaScriptを有効にする必要があります。

この記事は、Tech Briefs Magazine の 2023 年 6 月号に初めて掲載されました。

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