تنوع چاپ الکترونیکی با تکنولوژی فرآوری مواد با استفاده از لیزر

توسط مرداد 12, 1399 اخبار فناوری

گروه فرآوری لایه نازک در مؤسسه تکنولوژی لیزر فرانهوفر آلمان (Fraunhofer ILT)، یک روش پرداخت نهایی سطوح لایه نشانی شده با استفاده از لیزر با کانون خاص را برای صنعت هوا فضا ارائه کرده است.

تنوع چاپ الکترونیکی با تکنولوژی فرآوری مواد با استفاده از لیزر

لایه های الکتریکی می توانند به طور مستقیم روی یک فیبر شیشه ای پیاده شوند. این کار در ساخت قطعات کامپوزیت فیبر با استفاده از چاپ و تکنولوژی لیزر بکار می رود. این سنسورها یا المان های حرارتی می توانند به بال های هواپیما متصل شوند.

یکی از روش های فرآوری لیزری که این گروه پیشنهاد داده است، عملیات لیزری روی مدار چاپی نازک الکترونیکی است. فرآیندهای لایه نشانی مرطوب مانند جوهر افشان، پد یا چاپ غوطه وری و بسیاری روش های دیگر، برای قرار دادن اجزای مورد نیاز بر روی المان ها به منظور مجتمع کردن مدارهای الکتریکی به آن ها مورد استفاده قرار می گیرند. بسته به نوع فرآیند، لایه های مختلفی می توانند به کار گرفته شوند که در ضخامت، عرض یا ساختار متفاوت هستند.

تمامی لایه ها نیاز به پرداخت نهایی حرارتی دارند که علاوه بر زمان بر بودن آنها، از آنجایی که همه المان ها باید گرم شوند، نیاز به صرف انرژی زیادی است. با روش لیزری این گروه توانستند با استفاده از باریکه لیزر که دقیق و سریع عمل می کند، ساختارهای کوچک هر المان را در یک زمان کوتاه فرآوری کرده و لایه نازک روی المان را با درجه حرارت بالاتر از آستانه تخریب آن و بدون آسیب رساندن به المان به صورت ناحیه ای گرم کنند. در این روش ابتدا باریکه لیزر، لایه را خشک می کند تا حلال ها زدوده شوند. در این حالت فقط ذرات کاربردی به عنوان مثال تنها نقره و یا طلا باقی می مانند. سپس لیزر این میکرو و یا نانو ذرات را به طور کامل یا جزئی ذوب کرده و آنها را به هم متصل می کند به طوری که می توانند به طور مثال رسانای الکتریکی شوند.

مؤسسهFraunhofer ILT همچنین از یک کشش سنج برای اندازه گیری کشش المان ها رونمایی کرده است. این محققین روشی را برای نصب مستقیم سنسور یافته اند تا جایگزینی باشد برای کشش سنج فویلی قدیمی که معمولاً به صورت دستی به المان متصل می شد. برای رسیدن به این هدف، دانشمندان یک لایه عایق را بر روی یک المان فلزی که در آن شبکه اندازه گیری شامل مسیرهای رسانا با استفاده از جوهر افشان یا جت های آئروسل چاپ شده است، لایه نشانی می کنند. در صورت لزوم، یک فرآیند کپسوله‌سازی نهایی با یک لایه عایق دیگر نیز انجام می شود.

مؤسسه فرانهوفر در حال کار بر روی لایه های کاربردی الکترونیکی در بخش های خودرو، حمل و نقل هوایی و نورپردازی است. با استفاده از این تکنولوژی جدید، می توان المان های چگال مانند درها را با استفاده از چاپ دیجیتال و فرآوری لیزری از سایر المان ها مجزا کرد و به نحوی حالت منحصر بفرد به هر جزء اختصاص داد. در آینده نیز ارتباط سیگنال های الکتریکی و اتصالات برقی در ساختار اتومبیل های مختلف ممکن است به طور مستقیم و خودکار در المان ها برقرار شود. همچنین علاوه بر چاپ رساناهای الکتریکی، این تکنولوژی ادغام سنسورهای جدید و نورپردازی را در ساختار سطح با استفاده از کنده کاری لیزری امکان پذیر می کند. در این روش می توان حفره هایی با شکل های متفاوت تولید کرد که در مرحله بعد با یک لایه عایق الکتریکی با چاپ دیجیتال لایه نشانی ­شوند. پرداخت نهایی این لایه عایق با استفاده از لیزر، ابتدا شامل چاپ یک لایه الکتریکی رسانا و یا سنسور و سپس پرداخت نهایی بر پایه لیزر است.

به دلیل نیاز به کاهش وزن قطعات مورد استفاده در صنعت هوا فضا، از ساختار فیبر کربنی یا شیشه ای استفاده می شود. محققین با استفاده از ترکیب چاپ و تکنولوژی لیزر می توانند لایه های کاربردی الکتریکی را به طور مستقیم روی ساختارها پیاده کنند به طوری که در مرحله بعد آن ها را در المان ها بگنجانند. بنابراین با این روش می توانند قطعات اصلی را در بستری از کامپوزیت فیبر محافظت کنند. علاوه بر اتصالات الکتریکی مربوط به سنسورها و المان های نورپردازی، ساختارهای حرارتی در بال های هواپیما نیز می توانند به این شکل تولید شوند.

مؤسسه Fraunhofer ILT همچنین نشان داد که چطور می توان مکان اتصالات را با استفاده از طلا به صورت انتخابی لایه نشانی کرد. در این روش طلا تنها در نقاطی که تماس الکتریکی لازم باشد بکار می رود و در نتیجه مقدار طلای مصرفی در مقایسه با یک سطح کامل طلا کاهش می یابد.

تولیدکنندگان باتری نیز به یک روش مبتنی بر لیزر برای خشک کردن لایه های الکترود باتری که قبلاً با چسب به فویل های مسی چسبانده می شدند، علاقه مند هستند. این روش سبب صرفه جویی در انرژی و فضای نصب می شود.

مؤسسه Fraunhofer ILT همچنین از نور لیزر برای ایجاد لایه های کاربردی در شتاب سنج های میکروالکترونیکی استفاده کرده است. از یک محرک پیزوالکتریک بدلیل تغییر شکل هنگام اعمال ولتاژ، برای تولید حرکت استفاده شده است. محققین در این مؤسسه در حال بررسی چگونگی استفاده از نور لیزر در کریستاله کردن لایه های پیزوالکتریک به منظور صرفه جویی در هزینه هستند.

منبع : مرکز ملی علوم و فنون لیزر ایران

مطالب مرتبط :