Hoy en electrónica hay dos enfoques principales para construir circuitos: el rígido circuitos de silicio y el nuevo, más atractivo y flexible basado en papel y sustratos poliméricos que se pueden combinar con la impresión en 3D. Hasta la fecha, chipsse utilizan para alcanzar el rendimiento eléctrico confiable y alto necesario para funciones especializadas sofisticadas. Sin embargo, para sistemas de mayor complejidad como computadoras o teléfonos móviles, los chips deben estar unidos. Un equipo de investigadores españoles de la Universidad de Barcelona ha demostrado un nuevotécnica de unión para dichos chips, llamados SMD o dispositivos montados en superficie, que utiliza una impresora de inyección de tinta con tinta que incorpora nanopartículas de plata.
La técnica, descrita esta semana en el Revista de Física Aplicada , de AIP Publishing, se desarrolló en respuesta a la necesidad industrial de un proceso de fabricación rápido, confiable y simple, y con el objetivo de reducir el impacto ambiental de los procesos de fabricación estándar. Se seleccionaron nanopartículas de plata para tinta de inyección debido asu disponibilidad industrial. La plata se reproduce fácilmente como nanopartículas en una tinta estable que se puede sinterizar fácilmente. Aunque la plata no es barata, la cantidad utilizada fue tan escasa que los costos se mantuvieron bajos.
El desafío para el equipo de investigación era "hacer todo con el mismo equipo", según Javier Arrese, miembro del equipo de investigación, mejorar o confirmar el rendimiento de la fabricación estándar mediante el uso de tecnología de impresión de inyección de tinta para los circuitos y la unión de lospapas fritas.
"Desarrollamos varios circuitos electrónicos con impresión de inyección de tinta, y muchas veces tuvimos que insertar un chip SMD para alcanzar los objetivos", dijo Arrese. "Nuestro enfoque fue utilizar la misma máquina para la unión que se usó para el circuito impreso."
El mayor desafío fue obtener altos valores de contacto eléctrico para todas las familias de tamaños SMD. Para hacer esto, el equipo propuso usar tinta plateada, impresa por chorro de tinta como solución de ensamblaje / soldadura. Las gotas de tinta plateada se depositaron cerca del área de superposición entreLas almohadillas del dispositivo SMD y las rutas conductoras inferiores impresas, con la tinta que fluye a través de la interfaz por capilaridad. Este fenómeno funciona de manera muy parecida a una esponja: los pequeños huecos de la estructura de la esponja absorben líquido, permitiendo que un fluido se extraiga de una superficie ala esponja. En este caso, la interfaz delgada actúa como los pequeños vacíos en la esponja.
Al aprovechar las energías de superficie existentes en la nanoescala, la tinta de nanopartículas de plata AgNP garantiza una alta conductividad eléctrica después del proceso térmico a temperaturas muy bajas y, por lo tanto, se puede lograr una alta interconexión conductiva eléctrica. Usando este método propuesto, un flexible inteligenteel circuito híbrido se demostró en papel, donde se ensamblaron diferentes SMD con tinta AgNP, lo que demuestra la fiabilidad y la viabilidad del método.
"Hubo muchas sorpresas en nuestra investigación. Una de ellas fue qué tan bien unidos estaban los chips SMD a los circuitos impresos de inyección de tinta anteriores utilizando nuestro nuevo método en comparación con la tecnología estándar actual", dijo Arrese.
Las aplicaciones e implicaciones de este trabajo podrían ser de largo alcance.
"Creemos que nuestro trabajo mejorará las etiquetas RF [de radiofrecuencia] existentes, aumentará y promoverá el empaquetado inteligente, mejorará la electrónica portátil, la electrónica flexible, la electrónica de papel ... nuestros resultados nos hacen creer que todo es posible", dijo Arrese.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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