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Usando tinta com prata Nanoparticles Oferece Capacidade Para Novo Rígido E Flexível Circuitos Híbridos

Hoje em eletrônica há duas abordagens principais para construir circuitos: o rígido (circuitos de silício) e o novo, mais atraente, flexível baseado em papel e substratos poliméricos que podem ser combinados com impressão em 3-D. Até o momento, os chips são usados para atingir o desempenho elétrico confiável e alto necessário para funções especializadas sofisticadas. No entanto, para sistemas de maior complexidade, como computadores ou telefones celulares, os chips devem ser unidos. Uma equipe de pesquisadores espanhóis da Universidade de Barcelona tem demonstrado uma nova técnica de ligação para esses chips, chamados de SMD ou dispositivos montados em superfície, que usa uma impressora jato de tinta com tinta que incorpora nanopartículas de prata.



A técnica, descrita esta semana no Journal of Applied Physics, da AIP Publishing, foi desenvolvida em resposta à necessidade industrial de um processo de fabricação rápido, confiável e simples, com o objetivo de reduzir o impacto ambiental dos processos de fabricação padrão. Nanopartículas de prata para tinta jato de tinta foram selecionados por causa de sua disponibilidade industrial. Prata é facilmente reproduzido como nanopartículas em uma tinta estável que pode ser facilmente sinterizado. Embora a prata não seja barata, a A quantidade usada era tão escassa que os custos foram mantidos baixos.

O desafio para a equipe de pesquisa era "fazer tudo com o mesmo equipamento", de acordo com Javier Arrese, um membro da equipe de pesquisa, melhorando ou confirmando o desempenho da fabricação padrão, usando a tecnologia de impressão a jato de tinta para os circuitos e colagem dos chips.

"Desenvolvemos vários circuitos eletrônicos com impressão a jato de tinta, e muitas vezes tivemos que inserir um chip SMD para atingir os objetivos", disse Arrese. "Nossa abordagem foi usar a mesma máquina para colagem que foi usada para o circuito impresso."

O maior desafio foi a obtenção de altos valores de contato elétrico para todas as famílias de tamanhos SMD. Para fazer isso, a equipe propôs usar tinta de prata, impressa por jato de tinta como solução de montagem / solda. As gotas de tinta prateada foram depositadas perto da área de sobreposição entre as almofadas do dispositivo SMD e os caminhos condutores inferiores impressos, com a tinta fluindo através da interface por capilaridade. Este fenômeno funciona muito como uma esponja: Os pequenos vazios da estrutura do espong absorvem líquido, permitindo que um fluido seja extraído de uma superfície para a esponja. Neste caso, a interface fina atua como pequenos vazios na esponja.

Aproveitando as energias superficiais existentes à nanoescala, a tinta nanopartícula de prata (AgNP) garante uma alta condutividade elétrica após o processo térmico a temperaturas muito baixas e, portanto, uma interligação elétrica de alta condutividade pode ser alcançada. Utilizando este método proposto, foi demonstrado um circuito híbrido flexível inteligente em papel, onde diferentes SMDs foram montados por tinta AgNP, demonstrando a confiabilidade e viabilidade do método.

"Houve muitas surpresas em nossa pesquisa.Uma delas foi o quão bem unidos os chips SMD foram anteriores circuitos impressos a jato de tinta usando o nosso novo método, em comparação com a atual tecnologia padrão", disse Arrese.

As aplicações e implicações deste trabalho poderiam ser de grande alcance.

"Acreditamos que o nosso trabalho irá melhorar a RF existente [Rádio Frequência] Tags, impulsionar e promover a embalagem inteligente, melhorar a electrónica wearable, electrónica flexível, papel eletrônico ... nossos resultados nos fazem acreditar que tudo é possível", disse Arrese.


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