Limning af chips ved hjælp af inkjetprintere

I dag inden for elektronik er der to hovedmetoder til opbygning af kredsløb:den stive (siliciumkredsløb) og den nye, mere tiltalende, fleksibel baseret på papir og polymere substrater, der kan kombineres med 3D-print. Til dato, chips bruges til at nå den pålidelige og høje elektriske ydeevne, der er nødvendig for sofistikerede specialiserede funktioner. Imidlertid, til systemer med større kompleksitet, såsom computere eller mobiltelefoner, chipsene skal bindes sammen. Et team af spanske forskere ved University of Barcelona har demonstreret en ny bindingsteknik til sådanne chips, kaldet SMD eller overflademonterede enheder, der bruger en inkjetprinter med blæk, der indeholder sølv nanopartikler.

Teknikken, beskrevet i denne uge i Journal of Applied Physics , blev udviklet som svar på den industrielle nødvendighed for en hurtig, pålidelig og enkel fremstillingsproces, og med henblik på at reducere miljøpåvirkningen af ​​standardfremstillingsprocesserne. Nanopartikler af sølv til inkjetblæk blev valgt på grund af deres industrielle tilgængelighed. Sølv reproduceres let som nanopartikler til et stabilt blæk, der let kan sintres. Selvom sølv ikke er billigt, det anvendte beløb var så sparsomt, at omkostningerne blev holdt lave.

Udfordringen for forskerteamet var at "gøre alt med det samme udstyr, "ifølge Javier Arrese, medlem af forskergruppen, forbedring eller bekræftelse af standardfremstillings ydeevne ved hjælp af inkjetprintteknologi til kredsløbet og limning af chips.

"Vi udviklede flere elektronikkredsløb med inkjetprint, og mange gange måtte vi indsætte en SMD -chip for at nå målene, "Arrese sagde." Vores tilgang var at bruge den samme maskine til limning, der blev brugt til det trykte kredsløb. "

Den største udfordring var at opnå høje elektriske kontaktværdier for alle SMD -familier. At gøre dette, holdet foreslog at bruge sølvblæk, trykt med inkjet som samling/lodning. Sølvblækdråberne blev afsat tæt på det overlappende område mellem SMD -enhedens puder og de trykte bundledende stier, med blækket, der flyder gennem grænsefladen efter kapillaritet. Dette fænomen fungerer meget som en svamp:De små hulrum i svampens struktur absorberer væske, gør det muligt at trække en væske op fra en overflade ind i svampen. I dette tilfælde, den tynde grænseflade fungerer som de små hulrum i svampen.

Ved at drage fordel af overfladeenergier, der findes på nanoskalaen, sølv nanopartikel (AgNP) blæk sikrer høj elektrisk ledningsevne efter termisk proces ved meget lave temperaturer, og dermed kan der opnås en høj elektrisk ledende sammenkobling. Ved hjælp af denne foreslåede metode, et intelligent fleksibelt hybridkredsløb blev demonstreret på papir, hvor forskellige SMD'er blev samlet med AgNP -blæk, demonstrere metodens pålidelighed og gennemførlighed.

"Der var mange overraskelser i vores forskning. En af dem var, hvor godt SMD -chips var bundet til tidligere inkjet -printede kredsløb ved hjælp af vores nye metode i forhold til den nuværende standardteknologi, "Sagde Arrese.

Anvendelserne og konsekvenserne af dette arbejde kan være vidtrækkende.

"Vi tror på, at vores arbejde vil forbedre de eksisterende RF [radiofrekvens] mærker, øge og fremme smart emballage, forbedre bærbar elektronik, fleksibel elektronik, papirelektronik ... vores resultater får os til at tro, at alt er muligt, "Sagde Arrese.