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Vinculan chips utilizando impresoras de inyección de tinta

La técnica, descrita esta semana en 'Journal of Applied Physics', se desarrolló en respuesta a la necesidad industrial de un proceso de fabricación rápido, fiable y simple, y con el objetivo de reducir el impacto ambiental de los procesos de fabricación estándar.
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Fecha de publicació: 15/03/2017, 12:57 h | (49) veces leída
Investigadores de la Universidad de Barcelona han demostrado una nueva técnica de unión de chips montados en superficie, con una impresora de inyección de tinta que incluye nanopartículas de plata.
   Hoy en día, en electrónica, existen dos enfoques principales para la construcción de circuitos: el rígido (circuitos de silicio) y el nuevo, más atractivo y flexible basado en papel y sustratos poliméricos que puede combinarse con la impresión 3-D. Hasta la fecha, se utilizan los chips para alcanzar el alto y fiable rendimiento eléctrico requerido para las funciones especializadas sofisticadas, pero para sistemas de mayor complejidad, como ordenadores o teléfonos móviles, los chips deben estar unidos entre sí.
   La técnica, descrita esta semana en 'Journal of Applied Physics', se desarrolló en respuesta a la necesidad industrial de un proceso de fabricación rápido, fiable y simple, y con el objetivo de reducir el impacto ambiental de los procesos de fabricación estándar.
   Para ello, los investigadores seleccionaron nanopartículas de plata para impresoras de inyección debido a su disponibilidad industrial. La plata se reproduce fácilmente como nanopartículas en una tinta estable que se puede sinterizar fácilmente y aunque la plata no es barata, la cantidad utilizada era tan escasa que los costos se mantuvieron bajos.
   El reto para el equipo de investigación era "hacer todo con el mismo equipo", según explica Javier Arrese, miembro del equipo de investigación, mejorando o confirmando el rendimiento de la fabricación estándar mediante la tecnología de impresión por inyección de tinta para el circuito y la unión de los chips. "Desarrollamos varios circuitos electrónicos con impresión de inyección de tinta y muchas veces tuvimos que insertar un chip SMD para alcanzar los objetivos -relata--. Nuestro enfoque era utilizar la misma máquina para la unión que se utilizó para el circuito impreso".
   El mayor desafío fue obtener altos valores de contacto eléctrico para todos los tipos de tamaño de SMD. Para ello, el equipo propuso utilizar tinta de plata, impresa por inyección de tinta como solución de montaje/soldadura. Las gotitas de tinta plateada se depositaron cerca del área de solapamiento entre las almohadillas del dispositivo SMD y las trayectorias conductoras inferiores impresas, con la tinta fluyendo a través de la interfaz por capilaridad. Este fenómeno funciona como una esponja: los pequeños huecos de la estructura de la esponja absorben líquido, permitiendo que un líquido se extraiga de una superficie en la esponja. En este caso, la delgada interfaz actúa como los pequeños huecos de la esponja.
HACIA EL EMBALAJE INTELIGENTE Y MEJORAS ELECTRÓNICAS
   Aprovechando las energías superficiales existentes a nanoescala, la tinta de nanopartículas de plata (AgNP) garantiza una alta conductividad eléctrica después de un proceso térmico a temperaturas muy bajas y, por lo tanto, se puede lograr una interconexión eléctrica de alta conductividad. Utilizando este método propuesto, se demostró un circuito híbrido flexible inteligente en papel, donde se ensamblaron diferentes SMD con tinta AgNP, lo que demuestra la fiabilidad y factibilidad del método.
   "Hubo muchas sorpresas en nuestra investigación, una de ellas era la forma en que los chips SMD estaban unidos a circuitos impresos mediante inyección de tinta anteriores utilizando nuestro nuevo método en comparación con la tecnología estándar actual", señala Arrese.
   Las aplicaciones y las implicaciones de este trabajo podrían ser de largo alcance. "Creemos que nuestro trabajo mejorará las etiquetas existentes de radiofrecuencia, impulsará y promoverá el embalaje inteligente, mejorará la electrónica portátil, la electrónica flexible, la electrónica de papel... Nuestros resultados nos hacen creer que todo es posible", concluye Arrese.

Investigadores de la Universidad de Barcelona han demostrado una nueva técnica de unión de chips montados en superficie, con una impresora de inyección de tinta que incluye nanopartículas de plata.

Hoy en día, en electrónica, existen dos enfoques principales para la construcción de circuitos: el rígido (circuitos de silicio) y el nuevo, más atractivo y flexible basado en papel y sustratos poliméricos que puede combinarse con la impresión 3-D. Hasta la fecha, se utilizan los chips para alcanzar el alto y fiable rendimiento eléctrico requerido para las funciones especializadas sofisticadas, pero para sistemas de mayor complejidad, como ordenadores o teléfonos móviles, los chips deben estar unidos entre sí.

La técnica, descrita esta semana en 'Journal of Applied Physics', se desarrolló en respuesta a la necesidad industrial de un proceso de fabricación rápido, fiable y simple, y con el objetivo de reducir el impacto ambiental de los procesos de fabricación estándar.

Para ello, los investigadores seleccionaron nanopartículas de plata para impresoras de inyección debido a su disponibilidad industrial. La plata se reproduce fácilmente como nanopartículas en una tinta estable que se puede sinterizar fácilmente y aunque la plata no es barata, la cantidad utilizada era tan escasa que los costos se mantuvieron bajos.

El reto para el equipo de investigación era "hacer todo con el mismo equipo", según explica Javier Arrese, miembro del equipo de investigación, mejorando o confirmando el rendimiento de la fabricación estándar mediante la tecnología de impresión por inyección de tinta para el circuito y la unión de los chips. "Desarrollamos varios circuitos electrónicos con impresión de inyección de tinta y muchas veces tuvimos que insertar un chip SMD para alcanzar los objetivos -relata--. Nuestro enfoque era utilizar la misma máquina para la unión que se utilizó para el circuito impreso".

El mayor desafío fue obtener altos valores de contacto eléctrico para todos los tipos de tamaño de SMD. Para ello, el equipo propuso utilizar tinta de plata, impresa por inyección de tinta como solución de montaje/soldadura. Las gotitas de tinta plateada se depositaron cerca del área de solapamiento entre las almohadillas del dispositivo SMD y las trayectorias conductoras inferiores impresas, con la tinta fluyendo a través de la interfaz por capilaridad. Este fenómeno funciona como una esponja: los pequeños huecos de la estructura de la esponja absorben líquido, permitiendo que un líquido se extraiga de una superficie en la esponja. En este caso, la delgada interfaz actúa como los pequeños huecos de la esponja.

HACIA EL EMBALAJE INTELIGENTE Y MEJORAS ELECTRÓNICAS

Aprovechando las energías superficiales existentes a nanoescala, la tinta de nanopartículas de plata (AgNP) garantiza una alta conductividad eléctrica después de un proceso térmico a temperaturas muy bajas y, por lo tanto, se puede lograr una interconexión eléctrica de alta conductividad. Utilizando este método propuesto, se demostró un circuito híbrido flexible inteligente en papel, donde se ensamblaron diferentes SMD con tinta AgNP, lo que demuestra la fiabilidad y factibilidad del método.

"Hubo muchas sorpresas en nuestra investigación, una de ellas era la forma en que los chips SMD estaban unidos a circuitos impresos mediante inyección de tinta anteriores utilizando nuestro nuevo método en comparación con la tecnología estándar actual", señala Arrese.

Las aplicaciones y las implicaciones de este trabajo podrían ser de largo alcance. "Creemos que nuestro trabajo mejorará las etiquetas existentes de radiofrecuencia, impulsará y promoverá el embalaje inteligente, mejorará la electrónica portátil, la electrónica flexible, la electrónica de papel... Nuestros resultados nos hacen creer que todo es posible", concluye Arrese.

ep





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