Tańsze połączenia elektroniczne
Małe i średnie przedsiębiorstwa (MŚP) z sektora elektroniki drukowanej najczęściej produkują atramenty przewodzące z nanocząsteczek srebra. Koszty surowca i jego przetwarzania są w tym przypadku wysokie i mogą stanowić nawet połowę całego kosztu produktu. Badacze z finansowanego ze środków UE projektu "Enhancing printed electronics applications by SMEs" (CLIP) zajęli się obniżeniem kosztów produkcji układów zawierających atramenty przewodzące. Stworzono niedrogie atramenty przewodzące do sitodruku i fleksografii, wykorzystując mieszaninę tanich płatków miedzianych z niewielką domieszką nanocząsteczek miedzi. Aby przyspieszyć przetwarzanie i umożliwić tworzenie produktów dla niedostępnych dotąd rynków, zastosowano spiekanie (utwardzanie) fotoniczne. Spiekanie fotoniczne to proces wysokotemperaturowy wykorzystujący impulsy świetlne, a nie stałe ogrzewanie (jak np. w piecu). Umożliwia on stosowanie temperatur znacznie przekraczających zwykłą wytrzymałość podłoża, co pozwala rozważać tanie i elastyczne podłoża w rodzaju plastiku czy papieru. Tanie atramenty miedziane spiekane fotonicznie zastosowane przy produkcji płaskich wyświetlaczy i inteligentnych opakowań wykazały właściwości (w tym przypadku opór powierzchniowy) porównywalne z grubowarstwowymi atramentami srebrnymi spiekanymi termicznie. Oszacowano, że z punktu widzenia użytkowników docelowych takie atramenty mogłyby być nawet o 50% tańsze. Nowe technologie umożliwią też wejście na niedostępne dotąd rynki, na przykład wytwarzanie identyfikatorów radiowych (RFID) o wysokiej częstotliwości usprawniających odczytywanie oznaczeń z odległości. Dla potrzeb druku atramentowego i aerozolowego opracowano też nowe atramenty zawierające nanocząsteczki srebra o kilku różnych wielkościach (atramenty o wielomodowej dystrybucji cząstek), w tym dwóch wielkościach znacznie mniejszych od typowych 40 nm. Mniejsze cząstki spiekają się w niższej temperaturze, co pozwala przy niezmienionej temperaturze spiekania uzyskać gęstszą strukturę o lepszym przewodnictwie niż w przypadku dystrybucji jednomodowej. Pozwoli to osiągać wymagane przewodnictwo przy mniejszym zużyciu materiałów, a tym samym niższych kosztach. Skuteczność atramentów wielomodowych zademonstrowano w nowych zastosowaniach, w tym w tanich znacznikach RFID niezawierających układów scalonych i czujnika do inteligentnych opakowań. Zgodnie z pierwotnymi założeniami projekt CLIP dostarczył dwie tańsze alternatywy dla konwencjonalnych atramentów przewodzących z nanocząsteczkami srebra stosowanych w elektronice drukowanej. Nowe receptury na bazie miedzi i wielomodowych mieszanin srebrnych mogą obniżyć koszty atramentów o 40–50%, jednocześnie otwierając nowe rynki zbytu przed wytwarzającymi je MŚP.
Słowa kluczowe
Atrament przewodzący, elektronika drukowana, miedź, spiekanie fotoniczne, atramenty wielomodowe
