Resumen de Laser-induced forward tranfer for printed electronics applicatios
La electrónica impresa apareció en la década de 1980 como una alternativa más accesible y rentable a la electrónica del silicio. Mediante el uso de técnicas de las industrias gráficas, como el rotograbado o la serigrafia, era posible imprimir metales, cerámicas y polímeros sobre una gran variedad de materiales, incluyendo sustratos orgánicos y flexibles. Sin embargo, estas técnicas no erran adecuadas en trabajos de personalización o en producción a pequeña escala, ya que los costes de producción de los componentes y circuitos aumentaba sustancialmente. Con el propósito de superar estos problemas, técnicas de escritura directa, como la impresión por inyección de tinta (inkjet printing en inglés), permitían imprimir digitalmente bajo demanda. No obstante, la tinta se eyectaba en forma de gotas a través de un orificio, las dimensiones del cual limitaban el rango de tintas imprimibles; solo esas de baja viscosidad (pocos mPa·s) y con un tamaño de partícula pequeño (~100 nm) se podían imprimir rutinariamente sin obstruir los cabezales. Alternativamente, la transferencia inducida por láser (LIFT, del inglés laser-induced forward transfer), otra técnica digital, casi no tiene ninguna de esas restricciones.
La LIFT es una técnica de impresión capaz de depositar casi cualquier tipo de tinta de manera digital independientemente de su reología. En LIFT, una fina capa de tinta se extiende sobre un sustrato donador transparente, el cual se dispone frente al sustrato donador a una cierta distancia. A través de un impulso láser enfocado en la capa donadora se genera una burbuja. La elevada presión en su interior resulta en su expansión y parte del material es desplazado hacia el receptor, donde finalmente se deposita. Como la tinta no se eyecta por un orificio, el rango de viscosidades imprimibles va desde unos pocos mPa·s hasta centenares de Pa·s, y las partículas en suspensión pueden tener medidas de varias decenas de micrómetros, no realizable con otras técnicas de escritura directa. Además, tanto la resolución de las impresiones como la velocidad de impresión son similares a las alcanzables con otras técnicas de impresión digital.
En esta tesis, se investiga el uso de la LIFT para imprimir tintas para aplicaciones de electrónica impresa, con un especial interés en la transferencia y depósito de pistas conductoras para realizar interconexiones entre las distintas partes de un circuito. Para demostrar el potencial y las posibilidades de la LIFT, diferentes tintas utilizadas en aplicaciones de electrónica impresa son empleadas. Estas tintas muestran diversas reologías; de baja a alta viscosidad, y Inglés 220910 Láseres 330707 Dispositivos Láser 220408 Líquidos 331299 Otros (Técnicas de Impresión) Catalán Página 4 de 4 con tamaños de partícula en el rango de los nanómetros y micrómetros, características que las hacen no imprimibles con la mayoría de los otros métodos de escritura directa. Finalmente, para demostrar la versatilidad y compatibilidad de la técnica con las aplicaciones deseadas, varios componentes y dispositivos funcionales son enteramente imprimidos con LIFT.
El trabajo está dividido en tres secciones principales. La primera tiene como objetivo producir electrodos transparentes mediante la LIFT de dos tintas de nanofibras de plata sobre sustratos rígidos y flexibles. Los principales parámetros del láser son variados para encontrar el compromiso óptimo entre las propiedades ópticas y eléctricas, para finalmente imprimir un dispositivo formado por electrodos conductores y transparentes. La segunda se centra en la LIFT de tintas de serigrafia con un gran contenido sólido. El estudio está dividido en el estudio fundamental de los depósitos y su correlación con la dinámica de transferencia, y la posibilidad de obtener interconexiones conductoras sobre papel convencional no planarizado. Como prueba de concepto, se imprime un inductor de radio frecuencia sobre papel. La tercera consiste en usar láseres continuos para imprimir tintas, con el objetivo de reducir la inversión capital asociada a los láseres pulsados de la LIFT convencional. Los parámetros del láser son variados para determinar las condiciones óptimas de impresión y el mecanismo de transferencia es investigado. Como punto final, se imprime un sensor de gas y temperatura.
