Druk strumieniowy jako metoda wytwarzania elastycznych obwodów drukowanych

Nieustanny rozwój przemysłu elektronicznego i opracowywanie coraz nowszych aplikacji sprawiają, że potencjał elektroniki drukowanej, stanowiącej uzupełnienie innych technologii, ciągle rośnie. Elastyczność staje się bardzo pożądaną cechą, która w wielu obszarach nabiera szczególnego znaczenia. Z tego powodu istotną rolę zaczynają odgrywać technologie, które do tej pory były znane w innych sferach aktywności społeczno-gospodarczej, jednak z uwagi na mało rozwiniętą bazę materiałową nie były dostrzegane w dziedzinie elektroniki. Druk strumieniowy, obecny do tej pory w przemyśle poligraficznym, zwiększa swój udział w przemyśle elektronicznym. Produkcja obwodów drukowanych i rozmaitych innych układów/struktur przy użyciu tej techniki pozostaje obecnie przedmiotem wielu badań. Z tego powodu w niniejszym artykule scharakteryzowano podstawową bazę materiałową w odniesieniu do wybranych aplikacji elektronicznych i opisano proces wytwarzania elastycznej elektroniki drukowanej przy użyciu wspomnianej technologii. Zarówno proces technologiczny, jak i materiały, ujęto w kontekście prac badawczych prowadzonych w Laboratorium HYBRID Zakładu Systemów Elektronicznych i Telekomunikacyjnych. W pracy omówiono proces technologiczny realizacji struktur antenowych identyfikatorów RFID przy użyciu systemu drukującego PixDro LP 50, a także wspomniano o problemach jakie występują w tym zakresie. Prezentowane w artykule ujęcie technologii ma charakter poznawczy i stanowi bazę do ukierunkowanych dalszych prac badawczych.

Pełny tekst (pdf)

[1] Jakubowska M.: „Techniki drukarskie w elektronice. Materiały i technologie”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2013 

[2] Nie X., Wang H., Zou J.: „Inkjet printing of silver citrate conductive ink on PET substrate”, Applied Surface Science, vol. 261, 2012, pp. 554-560

[3] Kamyshny A., Steinke J., Magdassi S.: „Metal-based Inkjet Inks for Printed Electronics”, The Open Applied Physics Journal, vol. 4, 2011, pp. 19-36

[4] Li Y., Rida A., Vyas R., Tentzeris, M.M.: „RFID Tag and RF Structures on a Paper Substrate Using Inkjet-Printing Technology”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 55 (12), 2007, pp. 2894-2901

[5] Janeczek K., Jankowski-Mihułowicz P., Jakubowska M., Kozioł G., Młożniak A., Futera K., Stęplewski W.: „Performance Characterization of UHF RFID Antennas Manufactured with Screen Printing Technique on Flexible Substrates”, Microelectronic Materials and Technologies, vol. 2, 2012, pp. 61-74

[6] Węglarski M., Jankowski-Mihułowicz P., Tomaszewski G., Flexible antenna design for HF RFID semi-passive transponder in inkjet technology, XI Symposium of Magnetic Measurements SPM, Częstochowa-Woźniki, 21.10.2014

[7] Zardetto V., Brown T.M., Reale A., Di Carlo A.: „Substrates for flexible electronics: A practical investigation on the electrical, film flexibility, optical, temperature, and solvent resistance properties”, Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, vol. 49 (9), 2011, pp. 638-648

[8] DuPont™ Kapton® HN polyimide film - Technical Data Sheet, 2011

[9] DuPont™ Mylar® polyester film - Product Information, 2003

[10] Teijin DuPont Films - Teonex Product Information, 2004

[11] Felba J., Mościcki A.: „Wykorzystanie druku strumieniowego do tworzenia mikrostruktur przewodzących elektrycznie”, Drukowana elektronika w Polsce (Jakubowska M., Sitek J., red.), Monografia Instytutu Tele- i Radiotechnicznego, 2010

[12] Harima Chemicals Group: „NanoPaste series – Concept & Electronic Materials”,
nota katalogowa pobrana ze strony producenta, 2013, pp. 21

[13] Amepox Microelectronics: „Nano Ink AX JP-6n Atrament przewodzący do drukowania Ink Jet”, nota katalogowa pobrana ze strony producenta, 2013

[14] Amepox Microelectronics: „Nano Ink AX JP-60n Low Temperature Conductive Ink for Jet Printing”, nota katalogowa pobrana ze strony producenta, 2014

[15] Yin Z., Huang Y., Bu N., Wang X., Xiong Y.: „Inkjet printing for flexible electronics: Materials, processes and equipments”, Chin. Sci. Bull., vol. 55 (30), 2010, pp. 3383-3407

[16] Tomaszewski G., Potencki J., Wałach T., Pilecki M.: „Investigation of ink spreading on various substrates in inkjet technology”, Proceedings of 38th International IMAPS-CPMT Poland Conference & Exhibition, 2014 

[17] Lee D.J., Oh J.H., Bae H.S.: „Crack formation and substrate effects on electrical resistivity of inkjet-printed Ag lines”, Materials Letters, vol. 64 (9), 2010, pp. 1069-1072

[18] Shi C.W.P., Shan Xuechuan, Tarapata G., Jachowicz R., Weremczuk J., Hui T.H.: „Fabrication of Wireless Sensors on Flexible Film Using Sreen Printing and via Filling", Microsystem Technologies, Springer, vol. 17, 2011, pp. 661-667

[19] Dziedzic A., Słobodzian P.: „Modern Microelectronic Technologies in Fabrication of RFID Tags", Radioengineering, vol.20, 2011, pp.187-193

[20] Soo-Jin Park, Eun-Jung Lee, Kwon Soo-Han: „Influence of Surface Treatment of Polyimide Film on Adhesion Enhancement between Polyimide and Metal Films”, Bulletin of the Korean Chemical Society, vol. 28, 2007, pp. 188-192