高頻場(chǎng)景下，高介電常數(shù)、低損耗氧化鋁陶瓷成為波導(dǎo)器件微型化核心材料，相較空氣空心波導(dǎo)，可大幅壓縮傳輸結(jié)構(gòu)截面尺寸，卻因陶瓷硬脆難加工、內(nèi)部異形通道無(wú)法一體成型、多層裝配精度難以把控，長(zhǎng)期卡在量產(chǎn)落地與性能優(yōu)化瓶頸，行業(yè)亟需一套兼顧超高精度、復(fù)雜成型、一體化集成的全新精密制造方案。
深耕微納3D打印領(lǐng)域多年，摩方精密早已在氧化鋁、氧化鋯、陶瓷前驅(qū)體等多體系陶瓷增材制造積累深厚技術(shù)沉淀與大量落地案例，從超高精度陶瓷點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、微型微波諧振器、半導(dǎo)體陶瓷中介層，到超薄齒科陶瓷修復(fù)體，持續(xù)以創(chuàng)新的面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)突破傳統(tǒng)陶瓷加工物理邊界，實(shí)現(xiàn)微米級(jí)特征、超高尺寸一致性、復(fù)雜內(nèi)腔一體成型，為高頻電子、精密醫(yī)療、航空航天多領(lǐng)域攻克陶瓷精密成型難題。
隨著毫米波系統(tǒng)集成度不斷攀升、外形尺寸持續(xù)壓縮，氧化鋁這類高介電、低損耗優(yōu)質(zhì)陶瓷，能讓導(dǎo)波結(jié)構(gòu)截面尺寸遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)空氣空心波導(dǎo)，成為緊湊型高頻核心組件的優(yōu)選材料。
近日，國(guó)際精密制造商Horizon Microtechnologies，基于摩方精密微納3D打印技術(shù)搭建全套高精度陶瓷增材制造鏈路，完成了毫米波陶瓷基無(wú)源器件的制備。針對(duì)毫米波器件嚴(yán)苛的精度和公差管控要求，摩方微納3D打印系統(tǒng)可精準(zhǔn)打印內(nèi)外幾何精密的陶瓷素坯，其高公差控制能力有效避免細(xì)節(jié)差異引發(fā)的性能問(wèn)題。
左圖：陶瓷金屬涂層波導(dǎo)及天線組件，包含介質(zhì)桿天線、波導(dǎo)濾波器與饋電波導(dǎo)。右圖：正交模轉(zhuǎn)換器，采用整體式氧化鋁填充波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，表面經(jīng)金屬涂層處理。（氧化鋁基體（左側(cè)）經(jīng)打印燒結(jié)成型，內(nèi)部預(yù)制有定制狹縫；經(jīng)金屬涂層后（右側(cè)），該結(jié)構(gòu)可在兩側(cè)端口/臂之間實(shí)現(xiàn)極化分離功能。
依托摩方microArch? S240（精度：10μm）3D打印系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，Horizon成功一體成型制備包含波導(dǎo)通路、轉(zhuǎn)接結(jié)、集成濾波結(jié)構(gòu)在內(nèi)的全復(fù)雜陶瓷異形結(jié)構(gòu)，這類一體化整體構(gòu)件，采用傳統(tǒng)陶瓷切削加工、分段拼接組裝方式幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)，不僅成型難度極高、良品率極低，還會(huì)因拼接縫隙產(chǎn)生信號(hào)損耗、裝配錯(cuò)位引發(fā)性能偏移。
打印成型后的陶瓷坯體經(jīng)過(guò)高溫致密化燒結(jié)，完整保留打印原生超高尺寸保真度，同時(shí)賦予器件適配高頻工況的優(yōu)異力學(xué)強(qiáng)度與穩(wěn)定介電特性，從材料成型到結(jié)構(gòu)定型全程嚴(yán)控性能一致性。燒結(jié)完成的陶瓷結(jié)構(gòu)體，再進(jìn)行全域或局部高導(dǎo)電精密金屬涂層處理，打造表面平滑、電氣連續(xù)的功能性介質(zhì)負(fù)載波導(dǎo)部件，一次性整合波導(dǎo)、天線、濾波器多重核心功能于單一緊湊構(gòu)件，徹底規(guī)避多組件對(duì)位誤差，大幅簡(jiǎn)化整機(jī)裝配流程、縮短研發(fā)驗(yàn)證周期。以Horizon制造的50GHz陶瓷負(fù)載集成模組為例，相較同規(guī)格傳統(tǒng)空心空氣波導(dǎo)系統(tǒng)，三維尺寸均縮減約3倍，同時(shí)始終保持優(yōu)異穩(wěn)定的毫米波電磁傳輸性能。
從過(guò)往各類高精度陶瓷微結(jié)構(gòu)、微波介質(zhì)器件量產(chǎn)應(yīng)用，到當(dāng)下毫米波一體化陶瓷波導(dǎo)核心突破，摩方精密始終以微納3D打印硬核實(shí)力，持續(xù)突破陶瓷材料高頻應(yīng)用邊界，用一體化精密制造解決方案，破解高端射頻器件小型化、高精度、高集成行業(yè)難題，持續(xù)引領(lǐng)全球微精密陶瓷增材制造技術(shù)向前發(fā)展。
