Tecnologia dell'inchiostro conduttivo per la stampa digitale di circuiti flessibili
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Nuova tecnologia
I materiali metallici conduttivi stampabili spesso devono scendere a compromessi tra reologia e conduttività del materiale. Il legante e il supporto utilizzati per fornire il flusso durante la stampa e l'adesione al substrato influiscono sulla conduttività dello strato composito finale e impediscono che la corrente passi attraverso il filo.
Tuttavia, esiste un processo che fornisce un mezzo per aderire alla preparazione additiva e all'adesione del substrato alla porzione di stampa. La tecnologia dell'inchiostro conduttivo (CIT) ha sviluppato un processo in cui un inchiostro catalitico viene stampato su un substrato e la luce ultravioletta viene polimerizzata per fornire un substrato adesivo a rapida elaborazione. Lo strato di base in sé non ha conduttività, ma agisce da catalizzatore per la deposizione elettrolitica dello strato di metallo.
Il substrato indurito stampato è immerso in un bagno di placcatura elettrolitica disponibile in commercio e uno spesso strato di metallo è depositato sul substrato. Questo processo a due fasi consente di ottimizzare il bagno di placcatura per diversi materiali di substrato e diversi strumenti di stampa, senza influire sulla conduttività del processo finale. La maggior parte dei metalli standard senza elettrolisi, tra cui nickel, cobalto e palladio, vengono utilizzati in questo processo, ma l'uso più comune e diffuso è il rame. Le due fasi del processo possono essere eseguite in linea o dopo che la placcatura elettrolitica può essere eseguita come processo discontinuo.
Il normale tasso di crescita del rame varia da 20 nanometri al minuto a 90 nanometri al minuto (equivalente al rame di grande volume), che produce una resistenza di foglio di 30 ohm durante il processo di placcatura di circa 10 minuti. Di solito la resistività è 2,5 volte quella del metallo sfuso (rame), ma dipende dal bagno di placcatura e dalle condizioni utilizzate.
Il campo di conduzione ottimale per il processo CIT è superiore a 10 ohm (equivalente a 1,5-2 micron di rame alla rinfusa). È adatto per una vasta gamma di applicazioni, tra cui RFID UHF, membrane per tastiera, PCB (segnale) a bassa corrente, riscaldatori a bassa potenza, un'ampia gamma di applicazioni di sensori e molte altre applicazioni flessibili e rigide. La placcatura post-processo può anche essere eseguita se è richiesta una maggiore conduttività e una maggiore capacità di trasporto di corrente.
Risoluzione di stampa a getto d'inchiostro
Il processo CIT è progettato per le testine di stampa piezoelettriche controllate da Xaar, Konica Minolta e Spectra. Queste testine di stampa hanno tipicamente una risoluzione nativa di circa 180 a 360 ugelli per pollice e sono progettate per stampare a risoluzioni superiori a 360 punti per pollice con gocce inferiori a circa 40 pl. Tali risoluzioni di stampa forniscono tipicamente una dimensione equivalente ad una larghezza di linea di 100 micron su un substrato di poliestere o poliimmide. Tuttavia, la nuova generazione di testine di stampa in scala di grigi supporta volumi di drop variabili a partire da circa 32 pl, che risultano in dimensioni di stampa digitale di circa 50 micron o meno.
Sistema di produzione digitale
Una vasta gamma di sistemi è disponibile per la produzione digitale di circuiti flessibili. Situato all'estremità inferiore della gamma sono piccoli sistemi di sviluppo come la serie DMP di Dimatix. Questo tipo di stampa produrrà carta A4 a risoluzioni diverse utilizzando una testina di stampa monouso a 16 getti. A causa del numero limitato di ugelli sulla testina di stampa, il rendimento di tali sistemi è basso, ma è perfetto per lo sviluppo e la ricerca precisa.
Sistemi come la serie X4000 di Xennia Technologies o XY100 di Konica Minolta saranno più adatti alla produzione. Questi sistemi si basano anche sul formato A4, che utilizza testine di stampa industriali di grandi dimensioni come la serie Xaar Omnidot o la serie Konica Minolta KM512. Questi sistemi hanno una larghezza di banda di stampa fino a 70 mm e una produttività da 1 a 2 metri quadrati al minuto. Sistemi simili possono anche fornire larghezze di 1 metro o più, a seconda della testina di stampa e della configurazione desiderata.
CIT ha inoltre collaborato con Preco per lo sviluppo di MetalJet 6000, uno strumento di stampa digitale a banda stretta per la produzione in-tape-on-line di circuiti flessibili e antenne RFID (Radio Frequency Identification). Il sistema stampa e polimerizza su una piattaforma da 140 mm e implementa il nostro modulo di placcatura brevettato, che riduce notevolmente l'ingombro e la complessità richiesti per la placcatura elettrolitica in linea dei materiali di rete. L'attuale tecnologia delle testine di stampa consente al sistema di produrre circuiti flessibili a una velocità di 0,56 per millisecondo (equivalente a 4,7 metri quadrati al minuto), che produce in genere 0,3 volte al millisecondo (equivalente a 2,5 metri quadrati al minuto) per prodotti come le antenne RFID UHF . . Il sistema è modulare e può essere configurato per aumentare la velocità di produzione e / o lo spessore di deposizione.
Nella maggior parte dei casi, queste soluzioni presentano disegni CAD che consentono un tempo di produzione tipico di una scheda monostrato di 10 metri quadrati a non più di un'ora.
per riassumere
La nuova tecnologia digitale fornisce un processo per l'aggiunta e l'elaborazione di PCB di piccole e medie dimensioni utilizzando il processo NRE più veloce. La capacità di separare le caratteristiche del getto e l'adesione dell'inchiostro dalle proprietà elettriche del materiale fornisce un controllo indipendente della conduttività del filo. L'uso della stampa a getto d'inchiostro come metodo di produzione offre un throughput elevato e tempi di risposta brevi senza l'aggiunta di costi di elaborazione front-end.