Vodivé inkousty v deskách plošných spojů a tištěné elektronice

S rostoucí popularitou nositelných zařízení, flexibilních displejů, lékařských senzorů a flexibilní hybridní elektroniky (FHE) roste i používání vodivých inkoustů v deskách plošných spojů a tištěné elektronice. Na rozdíl od tradičních pevných desek plošných spojů leptaných měděnou fólií lze vodivé inkousty nanášet přímo na materiály, jako je PET, polyimid, TPU, textilie nebo sklo, stejně jako plošné spoje, a tím dosáhnout vodivých cest.

Tento článek začne od nejzákladnějšího obsahu a provede vás tím, co je vodivý inkoust, z čeho se vyrábí (například z vodivých plniv a pryskyřičných pojiv) a jaké běžné typy existují. Zároveň se v článku budeme zabývat jejich výhodami a nevýhodami, stejně jako obvody nebo procesy výroby desek plošných spojů, pro které jsou vhodné.

Dále porovná tradiční metodu výroby desek plošných spojů (subtraktivní leptání) s procesem tištěné elektroniky s použitím vodivých inkoustů (aditivní výroba), což vám usnadní pochopení toho, jak pomáhá obvodům stát se tenčími, lehčími, flexibilnějšími a vhodnějšími pro návrh budoucích chytrých zařízení.

Co je vodivý inkoust?

Vodivý inkoust je inkoust, kterým lze tisknout a který vede elektrický proud. Obsahuje kovový prášek nebo uhlíkové částice a tyto vodivé materiály jsou rovnoměrně rozptýleny v kapalném médiu. Když se tento inkoust tiskne na substráty, jako je PET, PI, sklo nebo tkanina, a poté se zahřeje nebo vytvrdí, mohou se vytvořit vodivé obvody.

Na rozdíl od běžných barevných inkoustů se vodivé inkousty nepoužívají k vizuální dekoraci, ale k vedení elektřiny. Jsou spíše jako materiál pro plošné spoje. V dnešní době se široce používají v oblastech, jako jsou flexibilní obvody, RFID antény, membránové spínače, lékařské elektrodové náplasti, tištěné senzory a flexibilní hybridní elektronika (FHE).

Mezi mnoha vodivými inkousty pro tištěnou elektroniku je nejčastěji používaný stříbrný vodivý inkoust díky své nejlepší vodivosti, vysoké stabilitě a silné přizpůsobivosti různým výrobním procesům.

Jak funguje vodivý inkoust?

Abychom pochopili princip fungování vodivého inkoustu, musíme nejprve pochopit, jak funguje během procesů tisku a vytvrzování.

Během tisku se vodivý inkoust nanáší na různé podklady metodami, jako je sítotisk, inkoustový tisk, dávkování, flexografický tisk nebo tamponový tisk. Jak se rozpouštědlo nebo pryskyřice odpařují nebo vytvrzují, kovové nebo uhlíkové částice vytvářejí propojenou síť, která se nazývá perkolační dráha. Tato síť umožňuje elektronům volný proudit v tiskové oblasti, čímž se materiál stává vodivým.

Výkon různých materiálů může také ovlivnit výkon inkoustu: stříbrný vodivý inkoust má nejnižší odpor, uhlíkový vodivý inkoust má o něco vyšší odpor, ale je pružnější, a měděný vodivý inkoust, ačkoli je levný, je náchylný k oxidaci. Některé speciální formulace, jako například flexibilní vodivý inkoust, jsou navrženy tak, aby se natahovaly a ohýbaly bez praskání.

Hlavní typy vodivých inkoustů

Při výběru desek plošných spojů nebo tištěných elektronických materiálů je klíčové porozumět různým typům vodivých inkoustů. Následují nejběžněji používané typy:

Hybridní inkousty, jako například polosliné nebo flexibilní vodivé inkousty, kombinují technologie perkolace a spékání. Tyto inkousty lze použít k výrobě plošných spojů, které odolávají ohýbání, skládání a dokonce i nízkoteplotnímu pájení reflow.

O PCBasicu

Čas jsou ve vašich projektech peníze – a PCBasic chápe PCBasic je Firma pro montáž desek plošných spojů který pokaždé přináší rychlé a bezchybné výsledky. Náš komplexní Montážní služby PCB zahrnují odbornou technickou podporu v každém kroku, což zajišťuje špičkovou kvalitu každé desky. Jako přední Výrobce sestav plošných spojů, Nabízíme komplexní řešení, které zefektivní váš dodavatelský řetězec. Spolupracujte s naší pokročilou Továrna na prototypy plošných spojů pro rychlé vyřízení a vynikající výsledky, na které se můžete spolehnout.

Složení vodivých inkoustů

Výplňové materiály (vodivá fáze)

Plniva určují vodivost vodivého inkoustu. Mezi běžné plniva patří:

Systém nosiče (pojivo + rozpouštědlo)

Nosný systém vodivého inkoustu zahrnuje pojivo, rozpouštědlo, dispergační činidlo a přísadu:

Jak se vodivý inkoust používá při výrobě desek plošných spojů

Proces plošných spojů s plošnými spoji vs. tradiční plošné spoje

Tradiční výroba desek plošných spojů využívá subtraktivní procesy – leptání měděných laminátů k odstranění nežádoucí mědi, zatímco vodivý inkoust umožňuje aditivní tisk:

Vodivé inkousty jsou obzvláště oblíbené v oblastech, jako jsou flexibilní obvody, rychlé prototypování, lékařské záplaty a elektronika ve formě, zejména pokud jsou tradiční metody výroby desek plošných spojů příliš rigidní nebo nákladné.

Běžné aplikace vodivých inkoustů na deskách plošných spojů

Vodivý inkousts se používají v mnoha deskách plošných spojů a elektronických systémech, včetně:

• Flexibilní obvody (FPC)

• Membránové spínače a klávesnice

• Dotykové sběrnice ITO s vodivým stříbrným inkoustem

• Tištěné antény pro NFC, RFID, Wi-Fi

• Lékařské elektrody, EKG/EEG senzory s použitím uhlíkově vodivého inkoustu

• Elektronika ve formě pro automobilové palubní desky

• Potištěné topné prvky s použitím odporového inkoustu

• Stínění EMI/RFI pomocí vodivého stříbrného inkoustu

• Inteligentní štítky, flexibilní hybridní elektronika (FHE)

Výhody a výzvy vodivých inkoustů v průmyslu desek plošných spojů

Výhody vodivých inkoustů

•  Umožňuje flexibilní vodivý inkoust pro ohebné desky plošných spojů

•  Kompatibilní s textiliemi, PET fóliemi, polyimidem, TPU

•  Nízkoteplotní tisk a vytvrzování (<250 °C)

•  Snižuje množství odpadu mědi a nebezpečných leptacích chemikálií

•  Podporuje rychlé prototypování a aditivní výrobu

•  Ideální pro vodivé inkousty pro tištěnou elektroniku, nositelnou elektroniku a lékařské přístroje

Výzvy vodivých inkoustů

Proč investovat do čističky vzduchu?

Technologie vodivých inkoustů mění design desek plošných spojů a elektronických výrobků. Stříbrný vodivý inkoust, uhlíkový inkoust, měděný vodivý inkoust a flexibilní vodivý inkoust, všechny nabízejí výhody, kterým se tradiční měděné desky plošných spojů nemohou rovnat.

Vodivé inkousty jsou základem tištěné elektroniky a lze je použít k výrobě lehčích, tenčích, tisknutelných a flexibilních elektronických produktů. Navzdory některým výzvám, jako je oxidace a náklady, budou inovativní inkousty a nové materiály hnací silou budoucího elektronického designu a uspokojí poptávku po inteligentních, tenkých a lehkých elektronických produktech.