CeraSlice – CAM software pro tištěnou elektroniku

Vzhledem k tomu, že se tištěná elektronika těší stále většímu zájmu a má před sebou jistě velkou perspektivu, je samozřejmé, že také vznikají různé programy pro přípravu podkladů pro výrobu tohoto typu elektronických obvodů. Jedná se v podstatě o obdobu CAM softwarů používaných pro zhotovení podkladů pro výrobu klasické desky plošných spojů, ale v tomto případě určenou pro výrobu elektroniky tiskem na inkoustové tiskárně. V této souvislosti na začátek zmiňme alespoň stručně podstatu procesu tisku elektroniky, který se podstatně liší od tradiční výroby desek a navazujících operacích.

Obr. 1 CeraSlice – uživatelské prostředí

Výroba tištěné elektroniky

Elektronické obvody v podobě spojů se tisknou na povrch dielektrického materiálu, jakým je např. polyesterový film, hladký papír, sklo atd. K vytvoření vodivých spojení a součástek se používají inkousty, které obsahují malé částečky vodivých materiálů, např. stříbra nebo uhlíku, mědi a podobně. Tisk se provádí na průmyslových inkoustových tiskárnách, nebo dokonce při hromadné výrobě i na rotačních tiskárnách. Tiskem na jedné straně dielektrika lze vyrobit obdobu vícevrstvé desky plošných spojů – po natisknutí první vodivé (signálové) vrstvy se natiskne izolační vrstva, přes kterou lze tisknout další vodivou vrstvu atd. V místech, kde je izolační vrstva otevřená, vzniká vodivé spojení mezi signálovými vrstvami.

Už z tohoto popisu je zřejmé, že CAM software pro tištěnou elektroniku musí umět zpracovat vstupní data, např. Gerber, tak, aby inkoustová tiskárna byla schopná dané elektronické obvody správně tisknout. Tisk pomocí vodivého inkoustu vyžaduje nejenom data pro pojíždění tiskové hlavy nad substrátem, ale také pro řízení výstřiku inkoustu, který je kritický pro vytvoření jak správné geometrie, tak i požadovaných elektrických vlastností elektronického obvodu. Vodivé částečky obsažené v inkoustu jsou v něm volně rozptýlené a nevhodná velikost kapky, rychlost dopadu a jejich vzájemné částečné překrytí mají vliv na správné provedení vodivých spojů.

Obr. 2 Možné uspořádání kapek při tisku

CeraSlice

Software CeraSlice je určen pro přípravu dat pro výrobu tištěné elektroniky na inkoustových tiskárnách. Pochází od francouzské firmy Ceradrop [1], která je sama známým výrobcem komerčních inkoustových tiskáren pro tisk elektronických obvodů. I když tento software vznikl právě v souvislosti s výrobou vlastních inkoustových tiskáren, je univerzální a dostupný i ostatním zájemcům, kteří používají jiné typy tiskáren.

Načítá vstupní data ve formátu Gerber, DXF, STEP a GDSII. Editor programu umožňuje načtená data nejenom prohlédnout, ale také upravit. Jednotlivé obrazce se podle potřeby rozdělí a poté se jim přiřadí parametry tisku s ohledem na:

• Základní materiál
• Průměr kapky inkoustu
• Tloušťku vrstvy
• Požadované uspořádání kapek
• Strategii vyplnění plochy inkoustem

CeraSlice má také simulační schopnosti, které umožňují vizualizovat a analyzovat průběh tisku ještě ve stadiu přípravy dat. Tím je možné včas identifikovat možné problémy při tisku, jako jsou nesprávně definované zóny tisku, plochy nedostatečně vyplněné inkoustem, nerespektované geometrické tvary obrazce atd.

Kromě tohoto softwaru pro přípravu dat pro tisk nabízí firma Ceradrop ještě další dva CAM programy určené pro tisk elektroniky:

• FabAnalyser analyzuje provedení jednotlivých natisknutých vrstev, aby bylo možné tisk odsouhlasit. Software sbírá informace o tisku, jako jsou průměr kapek inkoustu, vzdálenost mezi kapkami, dodržení geometrie tisknutého obrazce a tloušťka natisknuté vrstvy.
• DropAnalyser dodává údaje o trysce v tiskové hlavě a vystřikovaném inkoustu během tisku – průměr a rychlost kapky, úhlová odchylka směru kapky a detekce uspané trysky. Data přichází z kamery a stroboskopického osvětlení, které je synchronizované se stříkáním inkoustu z trysky.

Více informací je možné získat u firmy Ceradrop: www.ceradrop.fr.