Impulsionando a inovação com a Eletrônica Impressa

A vantagem da Eletrônica Impressa. A tecnologia Eletrônica Impressa visa criar dispositivos eletrônicos usando métodos de impressão para depositar materiais funcionais em uma estrutura padronizada sobre vários substratos, de forma semelhante à forma como os jornais são impressos em papel. Ele fornece uma maneira ecológica, ágil e flexível de impulsionar a inovação e a fabricação de forma econômica. Em contraste com a impressão convencional de jornais, é fundamental haver materiais funcionais com propriedades elétricas desejadas e processos avançados de impressão com resolução aprimorada e precisão. Na equipe de Eletrônica Impressa da TE, com sede em Freemont, Califórnia, nossos cientistas estão desenvolvendo novas formulações de materiais e tecnologias de impressão para três áreas de aplicação: acabamentos de contatos para conectividade ambiente adversos, antenas para conectividade sem fio e sensores para conectividade inteligente. 

A primeira área de foco é utilizar a tecnologia de impressão de tinta condutiva para fabricar acabamentos de contato para conectores elétricos de ambiente adverso. O processo pode ser dimensionado com sucesso para a produção rolo a rolo aplicando a tinta condutora em uma matéria-prima flexível usando uma impressora de gravura, secando o conteúdo volátil da tinta e, finalmente, estampando/formando a matéria-prima na forma do conector acabado. Para aplicações de sinal e tensão de baixo nível, o processo pode oferecer economias de custo significativas (até 70%) aumentando a velocidade do processo (por exemplo, até 30 m/min), eliminando a química úmida/deposição e substituindo o ouro por alternativas de acabamento de contato tecnicamente viáveis mais baratas que não possam ser fabricadas usando o processo de galvanoplastia convencional. Para aplicações de transmissão de energia e conectores, o processo permite uma velocidade de produção mais rápida — o que gera uma redução substancial de custos. Esse processo sustentável de "piso seco" também pode ajudar a eliminar banhos de cianeto e reduzir os riscos de incêndio, a geração de resíduos e o consumo de energia/água. Essa tecnologia está permitindo que nossa equipe de Eletrônica Impressa lance novos materiais e produtos, atraia novos clientes em cada setor que atendemos e diferencie a TE como líder de inovação.

Outra área que a Eletrônica Impressa pode impactar é a fabricação de antenas. Na TE, trabalhamos em estreita colaboração com os clientes para projetar e fabricar antenas para diferentes tipos de aplicações — por exemplo, em aeronaves, dispositivos de consumo portáteis ou de infoentretenimento e segurança de automóveis — com requisitos muito diferentes. Uma tendência que é consistente em todas as aplicações é a necessidade de reduzir o tamanho da antena, o peso, o consumo de energia e o custo. A condução elétrica de tintas padronizadas diretamente em substratos dielétricos usando vários processos de impressão pode ajudar a realizar esses objetivos. Substratos não convencionais, por exemplo, aumentam a gama disponível de permissividade em comparação com os substratos típicos da placa de circuito impresso (PCI), o que facilita tamanhos menores de antena com largura de banda comparável, bem como menor consumo de energia e custo. É importante ressaltar que tintas condutoras impressas podem metalizar esses novos materiais onde métodos MID, como sinterização direta a laser (LDS) e moldagem de dois passos, não podem. Em nosso laboratório, nossa equipe de Eletrônica Impressa imprimiu com sucesso uma variedade de plásticos e compósitos plásticos, vidros e cerâmicas. Demonstramos nossa capacidade de imprimir sobre formas 3D usando impressoras robóticas digitalmente orientadas. Essa habilidade pode levar a novas antenas de preenchimento de espaço 3D que melhor otimizem tamanho, eficiência e largura de banda da antena, utilizando uma maior quantidade do volume do acondicionamento disponível. Além disso, o processo digital facilita as mudanças de projeto sem o gasto e a demora na criação de novas ferramentas. À medida que as aplicações de antenas continuam a crescer, esperamos desenvolver ainda mais as capacidades de metalização impressa da TE para fornecer superfícies metalizadas com forma complexa, durabilidade robusta e pouco tempo de ciclo.

A última área de foco é aplicar tecnologia Eletrônica Impressa em sensores, que são um dos principais setores de negócios da TE. O mercado global de sensores está crescendo, impulsionado pelo aumento da demanda por um mundo mais inteligente e interconectado, como exemplificado pelo ecossistema de Internet das Coisas. Para clientes nos setores automotivo, industrial, de dispositivos médicos e de eletrônicos de consumo, essa tecnologia ajuda a melhorar o desempenho, reduzir custos e alcançar os fatores de forma desejados. Em nosso laboratório, dedicamos nossos esforços à aplicação da tecnologia Eletrônica Impressa para enfrentar esses desafios usando novos materiais e um processo de fabricação simplificado. Exploramos a impressão de tintas de nanopartículas de prata como eletrodos para aplicações de sensores de imagem ultrassônicas. O pequeno tamanho das partículas leva a uma redução significativa da rugosidade superficial dos eletrodos impressos na tela e, como resultado, a uma melhoria substancial da qualidade da imagem. Estruturas magnéticas miniaturizadas poderiam encontrar aplicações em sensores de posição, velocidade, nível líquido e torque. Tais minúsculas estruturas magnéticas, que não poderiam ser feitas usando um processo de moldagem convencional, podem ser impressas diretamente usando tintas magnéticas em uma superfície plana ou curva, não apenas reduzindo o tamanho, mas também simplificando o processo de integração. Como os sensores têm um mercado muito diversificado e com alto potencial de personalização, imaginamos que a tecnologia de impressão proporcionará vantagens para a fabricação de sensores, especialmente para dispositivos de baixo volume e alta mistura.