Tegenwoordig zijn er in de elektronica twee hoofdbenaderingen voor het bouwen van circuits:de starre (siliciumcircuits) en de nieuwe, aantrekkelijker, flexibel op basis van papier en polymere substraten die kunnen worden gecombineerd met 3D-printen. Daten, chips worden gebruikt om de betrouwbare en hoge elektrische prestaties te bereiken die nodig zijn voor geavanceerde gespecialiseerde functies. Echter, voor complexere systemen zoals computers of mobiele telefoons, de chips moeten aan elkaar worden gehecht. Een team van Spaanse onderzoekers van de Universiteit van Barcelona heeft een nieuwe hechttechniek voor dergelijke chips gedemonstreerd. SMD of Surface Mounted Devices genoemd, die een inkjetprinter gebruikt met inkt waarin zilveren nanodeeltjes zijn verwerkt.

De techniek, deze week beschreven in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde , werd ontwikkeld als antwoord op de industriële behoefte aan een snelle, betrouwbaar en eenvoudig productieproces, en met het oog op het verminderen van de milieu-impact van de standaard fabricageprocessen. Nanodeeltjes van zilver voor inkjet-inkt werden geselecteerd vanwege hun industriële beschikbaarheid. Zilver wordt gemakkelijk gereproduceerd als nanodeeltjes tot een stabiele inkt die gemakkelijk kan worden gesinterd. Hoewel zilver niet goedkoop is, het gebruikte bedrag was zo karig dat de kosten laag werden gehouden.

De uitdaging voor het onderzoeksteam was om "alles te doen met dezelfde apparatuur, " volgens Javier Arrese, een lid van het onderzoeksteam, het verbeteren of bevestigen van de prestaties van standaardproductie door gebruik te maken van inkjetprinttechnologie voor de schakelingen en het hechten van de chips.

"We hebben verschillende elektronische circuits ontwikkeld met inkjetprinten, en vaak moesten we een SMD-chip plaatsen om de doelstellingen te bereiken, "Zei Arrese. "Onze aanpak was om dezelfde machine te gebruiken voor het plakken die werd gebruikt voor de gedrukte schakeling."

De grootste uitdaging was het verkrijgen van hoge elektrische contactwaarden voor alle SMD-families. Om dit te doen, het team stelde voor om zilverinkt te gebruiken, gedrukt door inkjet als montage-/soldeeroplossing. De zilveren inktdruppels werden afgezet dicht bij het overlappende gebied tussen de SMD-apparaatpads en de bedrukte geleidende paden aan de onderkant, waarbij de inkt door capillariteit door de interface stroomt. Dit fenomeen werkt net als een spons:de kleine holtes in de structuur van de spons absorberen vloeistof, waardoor een vloeistof van een oppervlak in de spons kan worden getrokken. In dit geval, de dunne interface fungeert als de kleine holtes in de spons.

Door gebruik te maken van oppervlakte-energieën die op nanoschaal bestaan, zilveren nanodeeltjes (AgNP) inkt zorgt voor een hoge elektrische geleidbaarheid na thermisch proces bij zeer lage temperaturen, en dus kan een hoge elektrisch geleidende onderlinge verbinding worden bereikt. Met behulp van deze voorgestelde methode, op papier werd een intelligent flexibel hybride circuit gedemonstreerd, waar verschillende SMD's werden geassembleerd door AgNP-inkt, het aantonen van de betrouwbaarheid en haalbaarheid van de methode.

"Er waren veel verrassingen in ons onderzoek. Een daarvan was hoe goed de SMD-chips waren gehecht aan eerdere inkjetprints met behulp van onze nieuwe methode in vergelijking met de huidige standaardtechnologie, ' zei Arrese.

De toepassingen en implicaties van dit werk kunnen verstrekkend zijn.

"We zijn van mening dat ons werk de bestaande RF-tags [radiofrequentie] zal verbeteren, stimuleren en promoten van slimme verpakkingen, draagbare elektronica verbeteren, flexibele elektronica, papieren elektronica ... onze resultaten doen ons geloven dat alles mogelijk is, ' zei Arrese.