Impulsando la innovación con la electrónica impresa

La ventaja de la electrónica impresa. La tecnología de electrónica impresa tiene como objetivo crear dispositivos electrónicos utilizando un conjunto de métodos de impresión para depositar materiales funcionales en una estructura de patrones sobre varios sustratos, tal como sucede con la impresión de los periódicos en papel. Proporciona una forma ecológica, ágil y flexible de impulsar la innovación y la fabricación de manera rentable. A diferencia de la impresión convencional de periódicos, es fundamental contar con materiales funcionales con las propiedades eléctricas deseadas y procesos de impresión avanzados con mejores niveles de resolución y precisión. Dentro del equipo de Electrónica Impresa de TE, con sede en Freemont, California, nuestros científicos están desarrollando nuevas formulaciones de materiales y tecnologías de impresión para tres áreas de aplicación: acabados de contactos para conectividad de entornos hostiles, antenas para conectividad inalámbrica y sensores para conectividad inteligente. 

La primera área en la que nos enfocamos es en la utilización de la tecnología de impresión de tinta conductora para fabricar acabados de contactos para conectores eléctricos de entornos hostiles. El proceso se puede aplicar con éxito a la producción de rollo a rollo. Para ello, se debe aplicar la tinta conductora sobre una materia prima flexible utilizando una impresora de huecograbado, secar el contenido volátil de la tinta y, finalmente, estampar o formar la materia prima de acuerdo con la forma terminada del conector. En el caso de las aplicaciones de señal y voltaje de bajo nivel, el proceso puede ofrecer ahorros significativos (hasta un 70 %) en los costos al aumentar la velocidad del proceso (por ejemplo, hasta 30 m/min), eliminar la química o deposición húmedas y reemplazar el oro con alternativas de acabado de contactos técnicamente viables y más económicas, que es posible que no se fabriquen utilizando el proceso de galvanoplastia convencional. En lo que respecta a las aplicaciones de transmisión de energía y conectores, el proceso permite lograr una mayor velocidad de producción, lo que genera ahorros sustanciales de costos. Este proceso sostenible de "piso seco" también puede ayudar a eliminar los baños de cianuro y reducir el riesgo de incendio, la generación de desechos y el consumo de agua y energía. Esta tecnología permite a nuestro equipo de Electrónica Impresa lanzar nuevos materiales y productos, atraer nuevos clientes en todas las industrias en las que operamos y diferenciar a TE como líder en innovación.

Otra área en la que la electrónica impresa puede incidir es la fabricación de antenas. En TE, trabajamos en estrecha colaboración con los clientes para diseñar y fabricar antenas para diferentes tipos de aplicaciones, por ejemplo, en aviones, dispositivos de consumo portátiles o infoentretenimiento y seguridad de automóviles, con requisitos muy diferentes. Una tendencia que se repite en todas las aplicaciones es la necesidad de reducir el tamaño, el peso, el consumo de energía y el costo de las antenas. Las tintas conductoras de electricidad estampadas directamente sobre sustratos dieléctricos utilizando diversos procesos de impresión pueden ayudar a lograr estos objetivos. Los sustratos no convencionales, por ejemplo, aumentan el rango de permitividad disponible en comparación con los sustratos típicos de las placas de circuito impreso (PCB), lo que permite obtener antenas más pequeñas con un ancho de banda comparable y reducir el consumo de energía y los costos. Es importante destacar que las tintas conductoras impresas pueden metalizar estos nuevos materiales, cosa que no ocurre con métodos que presentan una diferencia mínimamente importante, como la sinterización directa por láser (LDS) y el moldeo de dos disparos. En nuestro laboratorio, nuestro equipo de Electrónica Impresa ha impreso con éxito sobre diversos plásticos y compuestos plásticos, vidrio y cerámica. Hemos demostrado nuestra capacidad para imprimir sobre formas 3D utilizando impresoras robóticas con tecnología digital. Esta capacidad puede permitir obtener nuevas antenas fractales 3D que optimizan mejor el tamaño, la eficiencia y el ancho de banda de la antena ya que utilizan una mayor cantidad del volumen de paquete disponible. El proceso digital también facilita los cambios de diseño sin el gasto y la demora que implica la creación de nuevas herramientas. A medida que las aplicaciones de antenas continúan creciendo, esperamos seguir desarrollando las capacidades de metalización impresa de TE para ofrecer superficies metalizadas con forma compleja, durabilidad robusta y bajo tiempo de ciclo.

La última área de enfoque es la aplicación de la tecnología electrónica impresa en los sensores, que es uno de los principales sectores comerciales de TE. El mercado de sensores a nivel mundial está creciendo, impulsado por la creciente demanda de un mundo más inteligente e interconectado, tal como lo demuestra el ecosistema de Internet de las cosas. Para los clientes de sectores tales como el automotriz, industrial, de dispositivos médicos y de electrónica de consumo, esta tecnología ayuda a mejorar el rendimiento, reducir los costos y lograr los factores de forma deseados. En nuestro laboratorio, nos esforzamos por aplicar la tecnología electrónica impresa para abordar estos desafíos mediante el uso de materiales novedosos y un proceso de fabricación simplificado. Hemos explorado la impresión de tintas de plata de nanopartículas como electrodos para aplicaciones de sensores de imágenes ultrasónicos. El pequeño tamaño de las partículas lleva a una reducción significativa de la rugosidad superficial de los electrodos serigrafiados y, como resultado, una mejora sustancial de la calidad de la imagen. Las estructuras magnéticas miniaturizadas podrían aplicarse en sensores de posición, velocidad, nivel de líquido y par. Estas diminutas estructuras magnéticas, que no podrían fabricarse utilizando un proceso de moldeo convencional, se pueden imprimir directamente con tintas magnéticas en una superficie plana o curva, lo cual, además de reducir el tamaño también simplifica el proceso de integración. Como los sensores tienen un mercado muy diversificado con un alto potencial de personalización, prevemos que la tecnología de impresión proporcionará ventajas para la fabricación de sensores, especialmente para dispositivos de bajo volumen y alta mezcla.