Výroba funkčních stříbrných inkoustů a past v tříválcovém zařízení

Inkoustový tisk je slibnou alternativou k tradičním technologiím, zejména sítotisku, v mnoha různých oblastech použití. Jednou z významných a slibných oblastí je tisk elektrických obvodů včetně pasivních součástek. Piezoelektrické trysky u digitální technologie vystřelují drobné kapičky (8–300 pL) nesoucí funkční částice na potiskované médium. Při tisku těchto elektricky vodivých částic na nanášený materiál je nutno vzít v úvahu tři hlavní hlediska:

• viskozitu inkoustu,
• shlukování,
• usazování.

Narušení shluků stříbra v koncové tiskové pastě (inkoustu) odstraňuje dva zásadní problémy při používání stříbrných past pro funkční sítotiskový a inkoustový tisk. Za prvé dochází k rozrušení shluků částic a za druhé je na částice nanesen povlak stabilizátoru snižující jejich účinnou hustotu. Obě hlediska přispívají k omezení rychlosti sedimentace. Díky tomu je možné provádění tisku stříbrných vodivých cest ze stříbra dokonce i ve svislém směru.

Bez řádné kontroly těchto hledisek není možné docílit opakovatelného inkoustového tisku. Viskozita inkoustu je ovlivňována především obsahem pevných látek, které lze snadno regulovat. Vzniklé shluky pigmentu je nutno rozptýlit a současně je nutno zabránit vzniku nových shluků. Velký význam má rovněž omezení sedimentace nebo zabránění jejímu vzniku.

Tříválcové zařízení na výrobu pasty

Pasty vyrobené v tříválcovém zařízení se skládají především ze základního prášku, polymerního stabilizátoru a malého množství rozpouštědla. Tříválcové zařízení rozrušuje případné shluky částic a zajišťuje nanesení polymerního povlaku na částice. Při výrobě těchto past nebo inkoustů v tříválcových strojích se pasta protlačí pomocí tří válců, kde se každý z nich otáčí v jiném poměru k ostatním válcům. U těchto tří válců lze nastavovat jak vzdálenost štěrbin mezi jednotlivými válci, tak i rychlost válců pro optimální nastavení parametrů pro daný produkt.

Další výrobní postup

Pasty se cíleně ředí na inkousty, jejichž reologické vlastnosti jsou uzpůsobeny požadavkům tiskového procesu. Pomocí inkoustů lze tisknout vodivé cesty, cívky, odpory a kondenzátory. Při následném sintrování, např. při 900 °C, se částice spojují a organický polymer se beze zbytku vypaluje.

Další použití

Pomocí nanesené pasty lze zhotovit i kondenzátory se složitou geometrií, jejichž měrná kapacita může dosáhnout až 750 pF/mm2. V případě rezistorů lze mícháním na místě zajistit velký rozsah hodnot odporu při konstantní geometrii.

Shrnutí

Pomocí technologie inkoustového tisku lze zhotovit nejenom vodivé spoje, ale i řadu pasivních elektronických součástek. Základním předpokladem pro tisk kovových a keramických částic je přitom zajištění jejich disperze v tříválcovém zařízení. V něm probíhá rozrušení shluklých částic, přičemž lze k prášku přidávat i polymer v jednom technologickém kroku.

Více informací o tříválcích najdete na webových stránkách www.exaktcz.cz.