Ledande bläck i kretskort och tryckt elektronik

Med den ökande populariteten för bärbara enheter, flexibla displayer, medicinska sensorer och flexibel hybridelektronik (FHE) ökar även användningen av ledande bläck i kretskort och tryckt elektronik. Till skillnad från traditionella styva kretskort etsade med kopparfolie kan ledande bläck appliceras direkt på material som PET, polyimid, TPU, textilier eller glas, precis som tryckta kretsar, för att uppnå ledande banor.

Den här artikeln utgår från det mest grundläggande innehållet och tar dig med i en förståelse för vad ledande bläck är, vad det är gjort av (såsom ledande fyllmedel och hartsbindemedel) och vilka vanliga typer det finns. Samtidigt kommer artikeln också att diskutera deras fördelar och nackdelar, samt de kretsar eller PCB-processer de är lämpliga för.

Därefter kommer den traditionella tillverkningsmetoden för kretskort (subtraktiv etsning) att jämföras med den tryckta elektronikprocessen med hjälp av ledande bläck (additiv tillverkning), vilket gör det lättare för dig att förstå hur den hjälper kretsar att bli tunnare, lättare, mer flexibla och mer lämpliga för design av framtida smarta enheter.

Vad är ledande bläck?

Ledande bläck är ett bläck som kan skrivas ut och leda elektricitet. Det innehåller metallpulver eller kolpartiklar, och dessa ledande material är jämnt fördelade i det flytande mediet. När detta bläck trycks på substrat som PET, PI, glas eller tyg, och sedan värms upp eller härdas, kan ledande kretsar bildas.

Till skillnad från vanliga färgade tryckfärger används ledande tryckfärger inte för visuell dekoration, utan för att leda elektricitet. Det är mer som ett tryckt kretsmaterial. Numera används det i stor utsträckning inom områden som flexibla kretsar, RFID-antenner, membranbrytare, medicinska elektrodplåster, tryckta sensorer och flexibel hybridelektronik (FHE).

Bland de många ledande bläcken för tryckt elektronik är silverledande bläck det vanligaste på grund av dess bästa konduktivitet, höga stabilitet och starka anpassningsförmåga till olika tillverkningsprocesser.

Hur fungerar ledande bläck?

För att förstå funktionsprincipen för ledande bläck måste vi först förstå hur det fungerar under tryck- och härdningsprocesserna.

Under tryckning appliceras ledande bläck på olika substrat genom metoder som screentryck, bläckstråletryck, dispensering, flexografisk tryckning eller tampongtryck. När lösningsmedlet eller hartset avdunstar eller härdar bildar metall- eller kolpartiklar ett sammankopplat nätverk som kallas perkoleringsvägen. Detta nätverk gör att elektroner kan flöda fritt inom tryckområdet, vilket gör materialet ledande.

Prestandan hos olika material kan också påverka bläckets prestanda: ledande silverbläck har den lägsta resistansen, ledande kolbläck har en något högre resistans men är mer flexibel, och ledande kopparbläck, även om det är billigt, är benäget att oxidera. Vissa specialformuleringar, såsom flexibel ledande bläck, är utformade för att töjas och böjas utan att spricka.

Viktiga typer av ledande bläck

Att förstå olika typer av ledande bläck är avgörande när man väljer kretskort eller tryckta elektroniska material. Följande är de vanligaste typerna:

Hybridbläck, såsom halvsintrat eller flexibelt ledande bläck, kombinerar perkolerings- och sintringstekniker. Dessa bläck kan användas för att producera tryckta kretsar som tål böjning, vikning och till och med lågtemperatur-omlödning.

Om PCBasic

Tid är pengar i dina projekt – och PCBasic får det. PCGrundläggande är en PCB monteringsföretag som ger snabba, felfria resultat varje gång. Vår omfattande PCB monteringstjänster inkludera expertkunskapsstöd i varje steg, vilket säkerställer högsta kvalitet på varje kretskort. Som en ledande Tillverkare av PCB-montage, Vi erbjuder en komplett lösning som effektiviserar din leveranskedja. Samarbeta med våra avancerade PCB-prototypfabrik för snabba leveranser och överlägsna resultat du kan lita på.

Sammansättning av ledande bläck

Fyllnadsmaterial (ledande fas)

Fyllnadsmedlen bestämmer konduktiviteten hos ledande bläck. Vanliga fyllnadsmaterial inkluderar:

Fordonssystemet (bindemedel + lösningsmedel)

Bärarsystemet för ledande bläck inkluderar bindemedel, lösningsmedel, dispergeringsmedel och tillsatsmedel:

Hur ledande bläck används vid tillverkning av kretskort

Tryckt PCB-process kontra traditionell PCB

Traditionell kretskortstillverkning använder subtraktiva processer – etsning av kopparlaminat för att ta bort oönskad koppar, medan ledande bläck kan uppnå additiv utskrift:

Ledande bläck är särskilt populära inom områden som flexibla kretsar, snabb prototypframställning, medicinska plåster och in-mold-elektronik, särskilt när traditionella PCB-metoder är för rigida eller kostsamma.

Vanliga PCB-tillämpningar av ledande bläck

Ledande bläcks används i många kretskort och elektroniska system, inklusive:

• Flexibla kretsar (FPC)

• Membranbrytare och knappsatser

• Pekskärms-ITO-samlingsskenor med silverledande bläck

• Tryckta antenner för NFC, RFID, Wi-Fi

• Medicinska elektroder, EKG/EEG-sensorer med kolledande bläck

• Inmold-elektronik för instrumentpaneler i fordon

• Tryckta värmeelement med resistivt bläck

• EMI/RFI-skärmning med silverledande bläck

• Smarta etiketter, flexibel hybridelektronik (FHE)

Fördelar och utmaningar med ledande bläck inom kretskortsindustrin

Fördelar med ledande bläck

•  Möjliggör flexibelt ledande bläck för böjbara kretskort

•  Kompatibel med textilier, PET-filmer, polyimid, TPU

•  Lågtemperaturtryck och härdning (<250°C)

•  Minskar kopparavfall och farliga etsningskemikalier

•  Stöder snabb prototypframställning och additiv tillverkning

•  Idealisk för ledande bläck för tryckt elektronik, bärbara datorer och medicintekniska produkter

Utmaningar med ledande bläck

Slutsats

Konduktiv bläckteknik förändrar designen av kretskort och elektroniska produkter. Ledande silverfärg, kolfärg, kopparfärg och flexibel ledande färg erbjuder alla fördelar som traditionella kopparkretskort inte kan matcha.

Ledande bläck är grunden för tryckt elektronik och kan användas för att tillverka lättare, tunnare, utskrivbara och flexibla elektroniska produkter. Trots vissa utmaningar som oxidation och kostnad kommer innovativa bläck och nya material att driva framtida elektronisk design och möta efterfrågan på smarta, tunna och lätta elektroniska produkter.