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Les circuits et les sondes dirigent de l'imprimeur

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Une nouvelle chaîne de production robot-aidée permet différentes méthodes d'impression dans la 2D et 3D des circuits et des sondes dans une seule course.

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Les imprimeurs deviennent de plus en plus souples. Maintenant ils peuvent même imprimer des sondes et des composants électroniques sur le 2D et les substrats 3D. Une chaîne de production nouvelle et robot-aidée permet au processus d'être automatisé.

De nos jours, aucun bureau n'est complet sans imprimeur. Mais les technologies numériques d'impression jouent également un rôle important dans la microélectronique, des microsystèmes machinant et des systèmes de sonde. Les chercheurs à l'institut de Fraunhofer pour la technologie manufacturière et aux matériaux avancés IFAM à Brême emploient de diverses méthodes d'impression pour produire les composants électroniques et les sondes. Les résistances, les transistors, les chemins de circuit et les condensateurs minuscules sont d'abord conçus sur l'écran et ensuite déposés directement sur deux et substrats, par exemple cartes tridimensionnels. Au lieu des encres de papier habituelles, l'utilisation de scientifiques ce qui sont connus As ? encres fonctionnelles ? ? matériaux électroniques sous la forme de liquide ou de pâte. La gamme des utilités potentielles pour l'électronique imprimée est large ? des circuits électroniques dans des thermomètres numériques aux feuilles flexibles de piles solaires et d'empaquetage futé avec les sondes intégrées. Pour automatiser le processus de s'appliquer l'électronique imprimée aux composants avec les surfaces plates et tridimensionnelles, les scientifiques d'IFAM ont installé une chaîne de production robot-aidée qui permet à différentes méthodes d'impression d'être combinées dans une seule course. Les modules pour le silk-screen, jet d'encre, distributeur, et aérosol-voyagent en jet l'impression sont intégrés dans l'unité de production. ? La chaîne de production avec son unité robotique centrale, conducteurs composants, systèmes d'impression et fours de traitement thermique nous permet de functionalize des surfaces sur une échelle proche-industrielle ? dit Dr. Volker Zöllmer, chef du département de structures fonctionnelles à IFAM.

La disponibilité de différentes technologies dans un système permet pour imprimer des structures de différentes superficies, largeurs, et épaisseurs sur le substrat. Aérosol-voyagez en jet l'impression, par exemple, permet aux chercheurs de déposer les structures extrêmement fines avec une largeur de seulement 10 micromètres sur le composant. Dans ce processus de non contact, l'encre conductrice est transformée en aérosol utilisant l'air comprimé (pulvérisation pneumatique), et puis alimentée à la tête d'impression par un tube fin. La tête d'impression concentre le gicleur d'aérosol sur la surface du substrat, qui doesn ? t nécessairement doivent être plat ou lisse ? même des surfaces incurvées peuvent être imprimées sur employer cette méthode. Il est également possible de varier l'épaisseur des dispositifs imprimés et de créer les structures multicouche. ? Par exemple, aussi bien qu'établir des circuits sur une carte, nous pouvons également lui fournir un enduit résistant à la corrosion ? dit Zöllmer.

Ainsi comment fait-il exactement ce travail de processus d'impression ? Après que le logiciel de gestion ait été programmé pour le produit final désiré, en définissant les méthodes d'impression exigées et l'ordre dans lesquels ils doivent être exécutés, le robot prend le substrat, par exemple une carte nue, et l'expédie à la station de première impression. Si la tâche exige intégrer 200 chemins micromètre-larges de circuit dans le substrat, elle est d'abord envoyée au distributeur, un système de dosage piézoélectrique. Le distributeur contient une valve qui permet la taille précise de volume et de gouttelette du milieu visqueux ? par exemple un adhésif électriquement conducteur ? pour être appliqué. Si le conducteur doit être relié à une sonde, la carte est alors conduite au aérosol-voyagent en jet l'imprimeur. Ce dispositif à haute résolution imprime les sondes. La carte traverse alors d'autres imprimeurs, selon l'application, avant de subir finalement le traitement thermique dans le four, afin d'obtenir les caractéristiques de fonctionnement désirées. Le système est capable de l'impression sur des substrats jusqu'à la taille d'une feuille DIN-A3 de papier, et peut traiter des composants avec une taille de plusieurs centimètres.

Surfaces de Functionalized à l'ordre

Le choix des matériaux qui peuvent être employés comme substrats ou encres fonctionnelles est presque illimité. Les encres utilisées par les spécialistes en IFAM incluent les métaux, la céramique, électriquement les polymères conducteurs, et même les matières biologiques telles que des protéines et des enzymes. Selon l'application, ces médias sont déposés sur des substrats faits de verre, textiles, métaux, plats en céramique, et beaucoup d'autres matériaux. ? La nouvelle chaîne de production nous permet de traiter un éventail de différents matériaux et de les combiner de beaucoup de différentes manières de rencontrer le client ? conditions de s. Ceci inclut concevoir des composants capables de fournir des fonctions entièrement nouvelles ? comme des carreaux de fenêtre avec les sondes intégrées pour la température de mesure. ? Zöllmer s'ajoute. ? Des sondes imprimées peuvent également être utilisées pour surveiller des composants de bâtiment, fournissant la détection précoce de la formation de fente et d'autres dommages structurels. Elles a pu également être utile dans l'industrie automobile, au moyen d'où jauges de contrainte imprimées sur les surfaces en aluminium aérosol-voyagent en jet l'impression a pu fournir une première indication de matériel se fatiguent dans des composants de corps. ?

La chaîne de production robot-aidée aide également à raccourcir des délais d'exécution de développement. Dans le passé, pour fournir à des composants des fonctions de sonde, il était souvent nécessaire d'intégrer les sondes dans le composant après qu'elle ait été fabriquée ? un processus long. Selon l'application, les chercheurs d'IFAM peuvent réaliser le même résultat dans une question des secondes ou des minutes par les composants entièrement functionalized d'impression. Ceci offre des avantages à beaucoup de secteurs d'industrie, y compris la fabrication de voiture et aérospatial, et également la construction de microsystèmes. ? Nous pouvons aider l'industrie pour rationaliser ses processus de développement de produit, à fabriquer des prototypes et de petits groupes utilisant notre chaîne de production ? dit Zöllmer. La chaîne de production modulaire fournit également la portée pour que les clients ajoutent leurs propres processus.