En la primera parte de esta serie de artículos, TechBlick destaca la innovación prometedora y las tendencias del mercado en la electrónica impresa, híbrida y en molde. Todas las tendencias destacadas en este artículo serán debatidas por los principales actores del sector en la próxima conferencia y exposición interactiva en línea de TechBlick que tendrá lugar los días 10 y 11 de marzo de 2021 y que abarcará la electrónica impresa, flexible, híbrida y en molde.
La atractiva lista de ponentes incluye a organizaciones globales líderes como JCDecaux, GE Research, Fiat, Jones Healthcare, Geely Design, SWAROVSKI, Jabil, Eastman Kodak, Coatema, Suunto, Evonik, Heraeus, Fujikura Kasei, Information Mediary Corp, Copprint, ChemCubed, Voltera, Nano Dimension, Optomec, TactoTek, Arburg, Covestro, InnovationLab, PolyPhotonix, LPKF, Lightworks, NRCC, y muchos más (para más información y un programa completo visite http: //www. TechBlick.com).
TechBlick organiza conferencias online en directo con una periodicidad aproximada de 4 semanas. Cada conferencia constará de unos 40 ponentes organizados en dos sesiones LIVE. Con un único Pase Anual podrá acceder a los eventos pasados y futuros, así como a las clases magistrales. Los próximos eventos incluyen:
10 y 11 de marzo: Electrónica impresa, flexible, híbrida y en molde (I)
14 y 15 de abril: Grafeno, materiales 2D y nanotubos de carbono
11 y 12 de mayo: Electrónica impresa, flexible, híbrida y en molde (II)
11 y 12 de mayo: Puntos cuánticos: innovación de materiales y aplicaciones emergentes
15 y 16 de junio: Innovaciones y tendencias en pantallas e iluminación: OLED, flexibles, impresos, microLED y más allá
14 y 15 de julio: Parches cutáneos, wearables, e-textiles y electrónica extensible
Embalaje electrónico y electrónica impresa
El sector de los semiconductores y el de los envases electrónicos están en auge. La imagen siguiente muestra algunos casos de uso de la electrónica impresa en los envases electrónicos. El uso más común ha sido en las vías, especialmente las térmicas, rellenadas con pastas conductoras, es decir, principalmente de Cu. Otro caso de uso creciente es la adopción de materiales de fijación de matrices metálicas sinterizadas (por ejemplo, Ag o Cu), especialmente en aplicaciones de alta potencia como la electrónica de potencia de SiC o los amplificadores de potencia de GaN en 5G.
Hoy en día existe un impulso mundial para sustituir el PVD (sputtering) por recubrimientos EMI conformados por pulverización o inyección de tinta. Estas alternativas al PVD basadas en la pasta muestran un rendimiento mucho mayor por hora y un coste de capital inicial mucho menor. En la actualidad, las tintas tienen una mejor adherencia, un menor grosor para reducir el coste y mostrar las marcas láser, una mejor uniformidad del recubrimiento de arriba a abajo, etc.
El aerosol también se dirige a los envases electrónicos. Puede sustituir las largas uniones de cables por interconexiones más cortas, reduciendo la inducción parasitaria y aumentando así el rendimiento a altas frecuencias de radiofrecuencia.
Por último, pero no menos importante, la impresión se está utilizando para crear prototipos de capas de redistribución (RDL). Si se combina con las nuevas técnicas de impresión de ultra alta resolución, puede convertirse en una excelente herramienta de creación de prototipos de RDL, que podría cumplir los requisitos de paso y ancho de línea.
Los procesos semiautomáticos también juegan un papel importante. La estructuración directa por láser (LDS) puede permitir la metalización selectiva sobre los compuestos de molde epoxi, lo que posibilita la instalación de antenas en paquetes de ondas milimétricas y el blindaje contra la EMI a nivel de paquete.
La conferencia y exposición interactiva en línea de TechBlick, que tendrá lugar los días 10 y 11 de marzo de 2021, cubre estas tendencias en detalle. Aquí, los ponentes invitados cubren todas estas tendencias e incluyen a Fujikura Kasei, Heraeus, LPKF, Nano Dimension, Optomec y Kuprion, entre otros.
Ejemplos de revestimiento de conformidad en la industria electrónica, como las antenas en caja, la sustitución de cables y el apantallamiento EMI a nivel de paquete. Fuente: www.TechBlick.com
InMold Electronics: Un gran éxito no está lejos
InMold Electronics tiene una propuesta de valor convincente: combinar dos procesos de alto rendimiento para integrar estructuralmente la electrónica en piezas 3D. Este proceso lleva más de una década en desarrollo. La curva de aprendizaje en términos de desarrollo de materiales, procesos y aplicaciones ha sido muy pronunciada. Sin embargo, ya han aparecido aplicaciones en el mercado y su adopción en el interior y el exterior del automóvil no está lejos.
Podría decirse que el conjunto de materiales está listo. Muchos ofrecen una cartera de pastas compatibles con la IME que incluye tintas conductoras, dieléctricas y pasadas, tintas gráficas, adhesivos conductores, etc. El policarbonato es el material preferido, pero el PET también está recibiendo una buena atención cuando se requieren costes más bajos y baja formabilidad. El desarrollo del proceso también ha avanzado mucho. Los rendimientos han mejorado y ya se dispone de los conocimientos técnicos necesarios para pasar de la producción de prototipos a la de volúmenes.
En nuestra conferencia y exposición interactiva virtual de los días 10 y 11 de marzo de 2021 podrá escuchar en DIRECTO a todos los actores clave, incluidos los usuarios finales de los sectores de la automoción y la electrónica de consumo (FIAT, Geely, Suunto), los desarrolladores de procesos y los productores en serie (TactoTek y Arburg), los desarrolladores de sustratos e iluminación (Covestro, Lightworks) y los proveedores de calentadores transparentes y sensores táctiles compatibles con IME (Canatu).
Ejemplos de productos y prototipos IME. Fuente: www.TechBlick.com
Impresión de placas de circuito impreso y electrónica impresa en 3D
La impresión de placas de circuito impreso y la impresión en 3D son temas de actualidad. TechBlick destaca esta tendencia con múltiples ejemplos.
Voltera ha diseñado una solución "todo en uno" de tamaño de sobremesa. Aquí, la impresora de control digital coloca las trazas conductoras soldables para metalizar la placa. El sistema traza la ubicación de las almohadillas de soldadura y dispensa la soldadura. A continuación, se montan los SMD antes de que la herramienta vuelva a inyectar la soldadura.
Nano Dimension ofrece una solución llave en mano. Imprime digitalmente nanopartículas de Ag y fotopolímeros dieléctricos. Alternando entre estas dos capas, puede construir circuitos multicapa o PBC en sustratos no planos. Se posiciona cada vez más como una tecnología de plataforma que puede utilizarse en la creación rápida de prototipos y en la producción de bajo volumen de placas de circuito impreso, circuitos electrónicos y otros.
Nano Dimension recaudó más de 650 millones de dólares en el cuarto trimestre de 2020. Esto le dará a la empresa el cofre de guerra necesario para desarrollar o adquirir tecnologías que sostengan su hoja de ruta tecnológica y, en particular, para aumentar el rendimiento y mejorar la posición de costes de sus impresoras 3D de PCB.
ChemCubed es un fabricante estadounidense de materiales y soluciones de impresión para la impresión 3D y la fabricación aditiva. Su impresora 3D Electrojet llave en mano puede imprimir digitalmente tintas Ag y dieléctricas curables por UV y hacer el curado por calor y UV en línea. Su máquina ofrece una resolución de 1440 ppp con un chorro de tinta de 8 canales, lo que permite la impresión simultánea de múltiples materiales y capas de circuitos y componentes electrónicos.
Neotech AMT GmbH es una empresa líder en el desarrollo de máquinas electrónicas impresas en 3D. Han desarrollado un sistema de control de movimiento de 5 ejes que permite la impresión 3D compleja. Su cartera de equipos cubre toda la gama, desde la creación rápida de prototipos hasta la producción de gran volumen.
Todas estas empresas se presentarán en la conferencia y exposición interactiva en línea de TechBlick los días 10 y 11 de marzo de 2021.
Otras tendencias de innovación interesantes
Electrónica híbrida flexible: Se trata de una frontera apasionante que combina lo mejor de la electrónica impresa y no impresa. Aquí, la tendencia es hacia la fabricación R2R de alto rendimiento de circuitos integrados flexibles escogidos y colocados en sustratos de PET utilizando materiales de fijación de circuitos integrados o de baja temperatura. En nuestra conferencia de los días 10 y 11 de marzo de 2021, hemos invitado a dos importantes desarrolladores de esta tecnología: Jabil y GE Research. En una conferencia posterior, los días 14 y 15 de mayo de 2021, cubrimos todos los aspectos con ponentes como Arm, Panasonic, CEA, Alpha Assembly, CPI, CondAlign, Identiv, etc. Con un único Pase Anual podrá asistir a todas nuestras conferencias.
Tintas de cobre: Las tintas de Ag son caras y sensibles a los precios de la Ag, que pueden fluctuar como se ha demostrado recientemente con la subida del precio de la plata en Reddit. El cobre es la alternativa natural. Sin embargo, la necesidad de evitar la oxidación y la conductividad normalmente más baja de las pastas de cobre (frente a la Ag) las han frenado. Sin embargo, hoy en día las innovaciones en las tintas de cobre están superando estas deficiencias. En particular, dos empresas están marcando la pauta: Copprint y PrintCB. La primera ha desarrollado la tabla que se muestra a continuación, y afirma que puede ofrecer tintas de Cu altamente conductoras de sinterización rápida.
Para obtener más información, puede unirse a nuestra serie de eventos en línea a partir del 10 y 11 de marzo de 2021 con un pase anual que le dará acceso a los eventos pasados y futuros, así como a las próximas clases magistrales.
Embalaje inteligente: Este fue siempre el sueño, pero la realidad de los pequeños márgenes y la complejidad de añadir funcionalidad impresa han obstaculizado el desarrollo. Sin embargo, parece que la marea está cambiando con la metalización de bajo coste, la electrónica híbrida flexible, la NFC y otras tendencias. En particular, ya hay éxitos en los envases farmacéuticos y médicos. Hemos invitado a dos usuarios finales de éxito a la conferencia online del 10 y 11 de marzo de 2021 para que muestren sus avances en electrónica impresa en envases inteligentes: Jones Healthcare Group e Information Mediary Corp.
Impresión de alta precisión de rollo a rollo: Esta es una de las tendencias más interesantes de la electrónica impresa. Recuerdo que cuando empecé con la electrónica impresa hace unos 12 años, conseguir un ancho de línea de 18-20um utilizando la impresión R2R se consideraba un logro. Ahora, las empresas han desarrollado procesos de <<10um>> y algunas incluso han ampliado los límites hasta el rango submicrométrico. Un buen ejemplo que combina alta resolución y alto rendimiento es la impresión flexográfica de alta resolución R2R de Kodak. Esta técnica se ha utilizado para procesar patrones de microhilos de cobre en sustratos flexibles utilizados para dispositivos de radiofrecuencia transparentes, como antenas y escudos EMI. Para obtener más información, únase a nuestra serie de conferencias en vivo pero en línea con un pase anual.
Producción de sensores médicos en rollo de gran volumen: La electrónica impresa R2R tiene muchas historias de éxito comercial. Un ejemplo reciente que destacamos en nuestra conferencia del 10-11 de marzo de 2021 se basa en el trabajo de InnovationLab GmbH junto con Bausch. Esta colaboración ha dado como resultado el desarrollo y la comercialización de un sensor impreso en R2R basado en matrices piezoresistivas que permite a los usuarios capturar la topografía de los dientes de un paciente.
Digitalización de la impresión de R2R: La digitalización está afectando a todos los aspectos de la vida, incluida la electrónica impresa en R2R. Un buen ejemplo es el de Coatema Coating Machinery GmbH, que está empezando a integrar la impresión digital en sus máquinas R2R analógicas. Es importante destacar que Coatema está trasladando sus equipos a la era de la Industria 4.0 ofreciendo un control en línea mediante el uso de sensores, sistemas de cámaras e IA.
Baterías secundarias de polímero impresas: Una de las innovaciones es la de Evonik, que ha desarrollado una batería recargable imprimible solo de polímero que puede integrarse en varias líneas de producción, ofreciendo libertad de diseño, flexibilidad de uso y producción escalable. Se trata de un enfoque único y prometedor porque es una batería secundaria cuyas dimensiones pueden ser personalizadas por el propio fabricante para adaptarse a los requisitos de rendimiento específicos de la aplicación. Evonik también hará una presentación durante nuestra conferencia del 10 al 11 de marzo de 2021, a la que se puede acceder con un único Pase Anual.
Fotovoltaica de perovskita impresa: Las perovskitas han sido un soplo de aire fresco en la industria fotovoltaica, registrando un aumento meteórico de la eficiencia en los últimos años. Curiosamente, ahora se están realizando importantes esfuerzos para imprimir células solares de perovskita. Una de las empresas que está liderando el desarrollo de la perovskita impresa por inyección de tinta es Saule Technologies. En nuestra conferencia de los días 10 y 11 de marzo de 2021 describirán las primeras aplicaciones comerciales de módulos solares flexibles de perovskita impresos.
Calentadores transparentes: Hay muy pocas soluciones buenas para los calentadores transparentes de gran superficie. En nuestra conferencia destacaremos dos enfoques prometedores.
Uno de ellos es el desarrollado por el Centro de Investigación de Electrónica Imprimible de China (PERC). Este centro realiza zanjas en una lámina, que luego rellena con una capa de Ag antes de rellenar la zanja con un revestimiento. De este modo, PERC obtiene una malla metálica ultraestrecha y ultraconductora incrustada, lo que permite calentar a bajo voltaje áreas muy extensas.
Otro enfoque es el de Canatu, que puede revestir y formar en 3D sus nanobuds de carbono patentados. Su solución es de menor conductividad que la de PERC, pero puede moldearse en una pieza con forma 3D, por lo que es más adecuada para los sensores de percepción de ADAS y conducción autónoma.
Ejemplos de enfoques hacia calentadores transparentes. Fuente: www.TechBlick.com
Terapia de luz OLED: La iluminación OLED ha experimentado muchos retos en su camino hacia la comercialización. Sin embargo, una historia de éxito es la de las máscaras para dormir con OLED, lanzadas por PolyPhotonix, para ofrecer un tratamiento no invasivo de la enfermedad ocular diabética. Esta solución es una opción tanto para la prevención tardía como para la temprana.
Memoria impresa: La memoria impresa es una pieza importante que falta en el menú de bloques de construcción de la electrónica impresa. Durante décadas se ha intentado comercializar la memoria impresa, con resultados dispares. Sin embargo, hay nuevos actores que están recogiendo el testigo. Un ejemplo es Australian Advanced Materials (AAM), que está desarrollando una memoria impresa transparente basada en su tecnología llamada Nanocube Ink.
Transistores R2R: imprimir transistores de película fina (TFT) completos siempre fue un sueño. Sin embargo, la realidad ha demostrado ser difícil dada la naturaleza interfacial de los TFT y dada la alineación necesaria entre capas. Sin embargo, sigue habiendo avances notables.
Un buen ejemplo es el del Centro Nacional de Investigación de Canadá (NRCC). Han desarrollado transistores totalmente impresos a base de SWCNT de gran pureza, combinando el huecograbado R2R y la impresión por chorro de tinta, capaces de impulsar una pantalla de papel electrónico. Se trata de un importante avance en el estado de la técnica.
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