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Diciembre de 2018 Página 1 de 3

¿Cuál será la tecnología de producción futura para la electrónica impresa?

Por Andrea Glawe, de KROENERT GmbH& Co KG, Schuetzenstrasse

Conozca una visión general de las técnicas y procesos de impresión y recubrimiento de alta calidad en el mercado de la electrónica impresa.

El mercado de la electrónica orgánica impresa de gran superficie se está desarrollando rápidamente para aumentar la eficiencia y la calidad, así como para reducir aún más los costos. Cada día son más las aplicaciones para celdas fotovoltaicas orgánicas (OPV), diodos orgánicos de emisión de luz (OLED), identificación por radio frecuencia (RFID), comunicación de campo cercano (NFC), y los sistemas electrónicos impresos compactos.

Para que los productos finales sean más asequibles, pero al mismo tiempo altamente precisos, el camino a seguir es la producción de rollo a rollo (R2R) sobre sustratos flexibles de polímero transparente. Existen numerosas tecnologías de impresión y recubrimiento adecuadas, dependiendo del diseño, la aplicación del producto y la tecnología del proceso químico. Principalmente, es el diseño del producto (tamaño, patrón, repetibilidad) lo que define la tecnología de aplicación.

Las tendencias vistas durante la conferencia LOPEC en Múnich, Alemania, mostraron desarrollos innovadores en electrónica flexible que comprenden desde los OLED hasta envases inteligentes. LOPEC proporcionó importantes estímulos para la aplicación, la investigación y el desarrollo. El tema del bienestar fue un tópico recurrente durante toda la exposición, la conferencia y el programa de apoyo. Desarrollos como sensores capaces de detectar las funciones vitales de los seres humanos, y etiquetas NFC con capacidad de informar sobre los productos están incursionando en aplicaciones masivas.1

Todos estos productos funcionales se realizan en parte mediante procesos de recubrimiento e impresión en húmedo. Con los nanocables de plata, nano tubos de carbono y polímeros orgánicos (PEDOT) es posible fabricar capas conductoras. Las aplicaciones de impresión están aumentando también con materiales conductivos y funcionales. Los proveedores de maquinaria para recubrimiento e impresión tienen que ofrecer soluciones capaces de trabajar con sustratos sensibles, lo mismo que con los productos químicos requeridos. Nos centraremos en explicar los métodos de recubrimiento e impresión adecuados para aplicar capas funcionales.

A menudo es difícil distinguir claramente entre los procesos de recubrimiento y de impresión, ya que se pueden realizar diferentes diseños con diversas tecnologías. Una definición clara del diseño del producto determina la elección de la tecnología de aplicación correcta. Cada tecnología, como de la boquilla de ranura, la impresión directa y flexográfica, la serigrafía y la impresión por inyección de tinta tiene ventajas y desventajas en su uso.

Por lo general, son necesarios procesos de aplicación de alto rendimiento.  Para los procesos de electrónica impresa se requiere un recubrimiento libre de defectos, junto con los siguientes requisitos:

  1. Distribución a través de la banda con menos de +/- 1% de desviación,

  2. Espesor del recubrimiento húmedo inferior a 1 µm, y seco inferior a 100 nm,

  3. El espesor del recubrimiento debe permanecer constante durante las 24 horas de producción,

  4. Textura de impresión de hasta 2 pt. de resolución.

 

Las tecnologías de recubrimiento se dividen en técnicas de recubrimiento autodosificadas y predosificadas:

  1. Autodosificación: el peso del recubrimiento aplicado depende del proceso. En los procesos de recubrimiento por inmersión, la velocidad del sustrato define el espesor del recubrimiento.

En el caso del recubrimiento con rodillo, la velocidad y el espacio entre los rodillos definen el espesor del recubrimiento. En el caso del recubrimiento con rasquetas tipo coma, la distancia entre la rasqueta coma y el sustrato determina el espesor del recubrimiento.

  1. Recubrimiento predosificado: el peso del recubrimiento aplicado no depende del proceso, por ejemplo, el recubrimiento de ranuras y el recubrimiento por aspersión. En este caso, la velocidad de bombeo del sistema de dosificación es el principal factor determinante para el espesor del recubrimiento.

 

Las tecnologías de boquilla de ranura se caracterizan por las fuerzas capilares, que actúan entre la boquilla de ranura y el sustrato. La distancia entre la boquilla de ranura y el sustrato es con frecuencia inferior a 200 µm. Un espesor de película húmeda muy bajo (~ 1µm) es posible a velocidades de sustrato de menos de 50 m/min.
La distancia desde la boquilla de ranura hasta el sustrato puede ser 300 veces mayor que el espesor de la película húmeda.

Los diferentes ajustes de la boquilla de ranura se definen por el espacio entre este y el sustrato (Ver imagen 1)

Imagen 1

Imagen 1: Definición de la técnica de boquilla de ranura en función de la distancia (d) entre este y el sustrato.

El cálculo de las ventanas de recubrimiento ayuda a controlar el proceso. Los siguientes parámetros son importantes (Ver imagen 2)


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