Tecnología de tinta conductiva para impresión digital de circuitos flexibles.
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Nueva tecnología
Los materiales metálicos conductores imprimibles a menudo tienen que comprometerse entre la reología y la conductividad del material. El aglutinante y el portador utilizados para proporcionar flujo durante la impresión y la adhesión al sustrato afectan la conductividad de la capa compuesta final y evitan que la corriente pase a través del cable.
Sin embargo, existe un proceso que proporciona un medio para adherir la preparación de aditivo y la adhesión del sustrato a la parte de impresión. La tecnología de tinta conductora (CIT) ha desarrollado un proceso en el que se imprime una tinta catalítica sobre un sustrato y la luz ultravioleta se cura para proporcionar un sustrato adhesivo de procesamiento rápido. La capa base en sí misma no tiene conductividad, pero actúa como un catalizador para la deposición de la capa metálica sin electricidad.
El sustrato curado impreso se sumerge en un baño de recubrimiento electrolítico disponible en el mercado y se deposita una capa metálica gruesa sobre el sustrato. Este proceso de dos etapas permite que el baño de recubrimiento se optimice para diferentes materiales de sustrato y diferentes herramientas de impresión, sin afectar la conductividad del proceso final. La mayoría de los metales electrolíticos estándar, incluidos el níquel, el cobalto y el paladio, se utilizan en este proceso, pero el uso más común y generalizado es el cobre. Las dos etapas del proceso se pueden realizar en línea o después de la electrodeposición, se puede realizar como un proceso por lotes.
La tasa de crecimiento habitual del cobre varía de 20 nanómetros por minuto a 90 nanómetros por minuto (equivalente a un gran volumen de cobre), lo que produce una resistencia de la lámina de 30 ohmios durante el proceso de recubrimiento de aproximadamente 10 minutos. Por lo general, la resistividad es 2,5 veces la del metal a granel (cobre), pero depende del baño de recubrimiento y de las condiciones utilizadas.
El rango de conducción óptimo para el proceso CIT es superior a 10 ohmios (equivalente a 1.5 a 2 micrones de cobre a granel). Es adecuado para una amplia gama de aplicaciones que incluyen RFID UHF, membranas de teclado, PCB (señal) de baja corriente, conjuntos de calentadores de baja potencia, una amplia gama de aplicaciones de sensores y muchas otras aplicaciones flexibles y rígidas. El recubrimiento posterior al proceso también se puede realizar si se requiere una mayor conductividad y una mayor capacidad de carga de corriente.
Resolución de impresión de inyección de tinta
El proceso CIT está diseñado para cabezales de impresión piezoeléctricos controlables fabricados por Xaar, Konica Minolta y Spectra. Estos cabezales de impresión generalmente tienen una resolución nativa de aproximadamente 180 a 360 boquillas por pulgada y están diseñados para imprimir a resoluciones por encima de 360 puntos por pulgada con caídas por debajo de aproximadamente 40 pl. Tales resoluciones de impresión proporcionan típicamente un tamaño equivalente a un ancho de línea de 100 micrones en un sustrato de poliéster o poliimida. Sin embargo, la nueva generación de cabezales de impresión en escala de grises admite volúmenes de caída variables de hasta 32 pl, lo que da como resultado tamaños de impresión digital de aproximadamente 50 micrones o menos.
Sistema de fabricación digital
Una amplia gama de sistemas están disponibles para la producción digital de circuitos flexibles. En el extremo inferior de la gama se encuentran pequeños sistemas de desarrollo, como la serie DMP de Dimatix. Este tipo de prensa producirá papel A4 en diferentes resoluciones utilizando un cabezal de impresión desechable de 16 chorros. Debido al pequeño número de boquillas en el cabezal de impresión, el rendimiento de tales sistemas es bajo, pero es perfecto para el desarrollo y la investigación precisa.
Los sistemas como la serie X4000 de Xennia Technologies o el XY100 de Konica Minolta serán más adecuados para la producción. Estos sistemas también se basan en el formato A4, que utiliza cabezales de impresión industriales más grandes, como la serie Omnidot de Xaar o la serie KM512 de Konica Minolta. Estos sistemas tienen un ancho de banda de impresión de hasta 70 mm y una productividad de 1 a 2 metros cuadrados por minuto. Los sistemas similares también pueden proporcionar anchos de 1 metro o más, según el cabezal de impresión y la configuración deseada.
CIT también se asoció con Preco para desarrollar MetalJet 6000, una herramienta de impresión digital de banda estrecha para la producción en línea de cintas flexibles y antenas de identificación por radiofrecuencia (RFID). El sistema imprime y cura en una plataforma de 140 mm e implementa nuestro módulo de recubrimiento patentado, lo que reduce en gran medida la huella y la complejidad requeridas para el recubrimiento electrolítico en línea de materiales de red. La tecnología actual del cabezal de impresión permite que el sistema produzca circuitos flexibles a una velocidad de 0.56 por milisegundo (equivalente a 4.7 metros cuadrados por minuto), que generalmente produce 0.3 veces por milisegundo (equivalente a 2.5 metros cuadrados por minuto) para productos como las antenas UHF RFID . . El sistema es modular y se puede configurar para aumentar la velocidad de producción y / o el espesor de deposición.
En la mayoría de los casos, estas soluciones envían dibujos CAD que permiten que un tiempo de respuesta típico de un tablero de una capa de 10 metros cuadrados no sea más de una hora.
para resumir
La nueva tecnología digital proporciona un proceso para agregar y procesar PCB de tamaño pequeño y mediano utilizando el proceso NRE más rápido. La capacidad de separar las características del chorro y la adhesión de la tinta de las propiedades eléctricas del material proporciona un control independiente de la conductividad del alambre. El uso de la impresión de inyección de tinta como método de producción proporciona un alto rendimiento y un corto tiempo de procesamiento sin agregar costos de procesamiento front-end.