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KIT成立新的DiFeMiS实验室:打印太赫兹雷达未来不是梦

导读: 德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)将成立新的DiFeMiS(德国太赫兹微电子系统数字化制造的首字母缩写)实验室,主要研究太赫兹微电子系统的数字化制造技术。实验室获得了德国联邦教育和研究部(BMBF)约337万欧元的资金支持。

据麦姆斯咨询报道,德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)将成立新的DiFeMiS(德国太赫兹微电子系统数字化制造的首字母缩写)实验室,主要研究太赫兹微电子系统的数字化制造技术。实验室获得了德国联邦教育和研究部(BMBF)约337万欧元的资金支持。

KIT成立新的DiFeMiS实验室:打印太赫兹雷达未来不是梦

图片:KIT研究实验室开发出用于高频电子产品的新组装和连接技术

当前雷达传感器被广泛用于辅助泊车。雷达技术在其它方面的应用也是显而易见的,例如用于工业自动化机器人和机器的高精度距离和环境传感器,或者通信设备中高性能发射器和接收器。然而,具体的应用场景是高度个性化的,零组件虽然很小但制造成本非常高。德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)以此为出发点,将成立新的DiFeMiS研究实验室,开发用于制造单个、小型和廉价高频系统的印刷技术,其频率最高可达太赫兹(THz)范围。

谈到电子产品,大多数人可能想到的是一块上面装有很多元件的绿色电路板。但这种电子元件载体仅适用于工作频率远低于100 GHz的电路。在更高的频率下,电路板主要通过大规模生产的光刻工艺生产。但是,对于中小型企业(SME)中等规模批量生产的上万种产品而言,制造用于光刻的曝光掩模版成本太昂贵。最新的增材制造工艺和精密印刷技术的出现,可能将缩小小批量和大规模生产之间的这种成本差距。

“筹划中的研究实验室的核心任务是打造可配置的、微米级精度的印刷平台,用于未来高度灵活且廉价的电子封装,”KIT射频工程和电子学院负责人Thomas Zwick教授说道。封装或组装和连接技术是指电路板上从导线到天线的所有微芯片支撑部件。例如,由于天线的尺寸和方向与应用相关,所以封装在很大程度上取决于应用。因此,现成的大规模生产的解决方案几乎不适用于高频电子产品。在频率达到极高的太赫兹范围时,由于高频可以提高测量精度、提高数据传输速率和进一步小型化,雷达技术可适用的应用范围将更广泛。

KIT的研究实验室在柔性印刷平台中整合了增材制造、无掩模沉积和结构化方法的系统。可以应用特殊测量系统来确定在超过500 GHz时元件和系统的频率特性。实现印刷电路,有几种方法可供选择。各种具有电性能的材料被用来制成“油墨”。这些方法有二维的,比如喷墨和气溶胶喷射印刷;或是三维的,如激光光刻。对于频率高于100 GHz的电路,印刷工艺的分辨率必须提高,并且必须结合互补特性。最大的挑战在于各元件的精确定位。为此,印刷工艺需要调整到微米级的精度,以便确保不同打印机打印的元件能够获得最佳协作,并且电路要尽可能小。

中小企业可能会使用数字化制造工艺,在100 GHz以上的频率下进行廉价的组装和连接技术,以便为工业4.0和机器人开发大量的传感器应用。工业4.0和机器人需要进行许多的测量任务,从简单的距离测量到复杂的成像。凭借其良好的分辨率、高精度、小尺寸和高稳健性,高频传感器特别适用于这些应用。此外,基于高频系统的发射器和接收器还可应用于通信。数字化制造可实现定制化、集成化的低成本生产。

在KIT的研究实验室,三位分别来自射频工程和电子学研究所、光技术研究所、光子学与量子电子学研究所的Thomas Zwick、Ulrich Lemmer和Christian Koos教授组成研究小组,加入了DiFeMiS实验室(德国太赫兹微电子系统数字化制造的首字母缩写)。射频工程和电子学院新上任的Ahmet Cagri Ulusoy主席也会在不久的将来加入该实验室。该实验室将由联邦教育和研究部(BMBF)根据“德国微电子研究实验室”计划向其提供资金,为期三年,金额为337万欧元。对大多数现代设备和设施的投资都是为了使实验室的研究水平达到国际一流。根据该计划将创建12个实验室,为未来的微电子学开辟新的研究领域,并用于培养年轻的科学家。

在DiFeMiS实验室的启动仪式上,BMBF议会国务秘书Thomas Rachel强调研究实验室作为未来投资的重要性。“我们希望在瞬息万变的世界中继续过着自我决定的生活。为此,德国和欧洲需要强大的技术基础。‘德国微电子研究实验室’将为此做出重要贡献。在这些实验室里,未来几十年后,电子产品将发展到成熟阶段,新的想法和专有技术将很快转移到日常使用中。”

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