La capacidad de imprimir electrónica conformada en 3D podría cambiar radicalmente la industria de los circuitos integrados.nScryptRecientemente escribí en un blog publicado en el sitio web The Additive Report que se está produciendo un cambio radical en las industrias de placas de circuito impreso (PCB) y circuitos integrados (IC), y que el futuro de la fabricación de productos electrónicos es uno en el que las empresas imprimirán en 3D. "piezas inteligentes con electrónica integrada".También dije que todavía estamos en la etapa pionera de la electrónica impresa en 3D, más o menos donde estaba el inventor de IC Jack Kilby unos años después de solicitar su patente sobre el Circuito Electrónico Miniaturizado en 1958.Resulta que estaba equivocado.El futuro descrito en el blog ya está aquí, y viene con un nuevo y brillante acrónimo: AME, abreviatura de electrónica de fabricación aditiva.“AME permite que un fabricante imprima en 3D circuitos complejos como los que se encuentran en sensores y antenas en un proceso único y continuo”, dijo Valentin Storz, vicepresidente de marketing y gerente general de la región de Europa/Oriente Medio/África de Sunrise. Nano Dimension USA Inc., con sede en FloridaLa impresora 3D DragonFly LDM (fabricación digital sin iluminación) de la empresa inyecta “nanotinta” plateada conductora mezclada con un dieléctrico a base de polímero a través de dos cabezales de impresión sobre un sustrato no conductor.Storz dijo que la tinta, utilizada para crear caminos eléctricos, se deposita en capas de 300 nm de alto y trazos de 110 micrones de ancho, y el material dieléctrico se aplica con un espesor de 2,5 micrones o más.Se pueden imprimir hasta 50 capas alternas en un solo circuito, lo que permite la construcción de bobinas, condensadores, filtros y otros componentes integrados que normalmente se insertarían utilizando una máquina automática de recoger y colocar.Y, a diferencia de los métodos tradicionales de fabricación de PCB, la impresión 3D elimina el grabado, la galvanoplastia y la perforación.Las vías (conexiones entre capas) y los orificios pasantes se pueden imprimir en la orientación que se desee, y debido a que los circuitos se pueden apilar e interconectar uno encima del otro, la densidad de los componentes es potencialmente mucho mayor, al igual que la posibilidad de trabajar en superficies no planas.Storz se refiere a estos PCB de próxima generación como dispositivos electrónicos de alto rendimiento o Hi-PED.“Los llamamos así porque esta tecnología permite a los fabricantes de productos electrónicos hacer mucho más de lo que es posible con una placa de circuito impreso convencional”, dijo.“Dado que no está atado a hojas planas, puede construir e incorporar componentes como capacitores, bobinas e incluso dispositivos MEMS.En la fabricación tradicional de circuitos integrados y PCB, cada capa adicional agrega complejidad y costo, lo que limita lo alto que puede llegar.Para nosotros, como en tantos otros procesos aditivos, la complejidad es gratuita”.Kenneth Church está de acuerdo.El CEO de nScrypt Inc., Orlando, Fla., dijo que la electrónica fabricada de forma aditiva ha estado en proceso durante más de dos décadas.A fines de la década de 1990, su empresa de investigación y desarrollo Sciperio (la empresa matriz de nScrypt) y otras organizaciones participaron en una "competencia conjunta" patrocinada por DARPA para fabricar productos electrónicos de mesoescala, con la intención de cerrar la brecha entre los procesos de macro y microfabricación. .Llamaron al programa Mesoscopic Integrated Conformal Electronics (MICE).La impresora DragonFly de Nano Dimension inyecta “nanotinta” plateada conductora mezclada con un dieléctrico a base de polímero a través de dos cabezales de impresión sobre un sustrato no conductor.Dimensión NanoEl esfuerzo colaborativo condujo al desarrollo de numerosas tecnologías de impresión 3D de escritura directa que ahora van de la mano en el mercado industrial.La microdispensación de precisión y la fabricación digital directa de nScrypt son una consecuencia de MICE.Church describió un enfoque de fabricación significativamente diferente al utilizado por Nano Dimension.Factory in a Tool (FiT) de nScrypt es una impresora de estilo FDM que cuenta con una "paleta" de más de 10 000 materiales.Sin embargo, a diferencia de la mayoría de las impresoras 3D, esta es una híbrida.Viene con un husillo de mecanizado de alta velocidad y un cambiador automático de herramientas, y puede recoger y colocar cualquier componente electrónico que no se pueda imprimir en 3D.Con FiT, también existe la opción de sinterización en proceso, curado UV de polímeros, visión artificial e integración láser.Dependiendo del material, FiT puede imprimir líneas conductoras y puntos tan pequeños como 20 micras y 50 micras, respectivamente, mientras también se adapta a superficies ásperas o curvas.“En un ejemplo reciente, trabajamos con la Fuerza Aérea de EE. UU. para construir antenas de matriz en fase impresas en 3D que contenían siete capas de circuitos de RF, y luego simplemente imprimimos un cuadricóptero a su alrededor”, dijo Church.“También hemos desarrollado una gama de 'cilindros de circuito' impresos en 3D con componentes electrónicos integrados en las paredes.Estos son muy robustos, se pueden ajustar a aplicaciones específicas y eliminan por completo la necesidad de PCB”.Dejando a un lado las características específicas del equipo y las capacidades de fabricación, Storz y Church coinciden en que el mercado de AME se está desarrollando rápidamente.Church apunta a estudios que estiman que crecerá "en algún lugar por encima de los $ 3 mil millones" en los próximos años, y Stolz de Nano Dimension estimó que la tasa de crecimiento de los dispositivos portátiles y la electrónica flexible es aproximadamente el doble que la fabricación tradicional de PCB.Dada su mayor libertad de diseño, tiempo de comercialización acelerado y costos de herramientas mucho más bajos, la impresión 3D es la forma más efectiva de satisfacer las necesidades de los fabricantes de productos electrónicos de alta gama.A pesar de la eficacia de la impresión 3D, está claro que los circuitos integrados y los circuitos impresos convencionales no desaparecerán pronto, y eso significa que tampoco desaparecerán las herramientas necesarias para fabricarlos.Sin embargo, aquí nuevamente, la impresión 3D está jugando un papel cada vez más importante.“En un taller típico de PCB, un técnico puede pasar horas sentado en un banco, aplicando cinta manualmente para enmascarar ciertas áreas de una placa en preparación para el recubrimiento de conformación”, explicó Garrett Harmon, gerente de ingeniería de aplicaciones de Essentium Inc. “Podemos imprimir máscaras personalizadas y reutilizables de materiales que no dañan la electrónica, como el TPU seguro contra ESD [descarga electrostática], en una fracción del tiempo y utilícelas durante más tiempo que las máscaras fabricadas tradicionalmente”.La línea de impresoras de extrusión de alta velocidad de la compañía de Austin, Texas, aunque no es específica para la impresión de productos electrónicos, encuentra un amplio uso en la industria.Aparte de las máscaras de revestimiento de conformación mencionadas, se necesitan tarimas y bandejas específicas para placas para transportar PCB a través del proceso de fabricación, así como una gran cantidad de plantillas, accesorios, bastidores y guías.“Lo divertido de la fabricación, especialmente en la industria electrónica, es que la gente siempre está buscando estos proyectos enormes y complejos para justificar la inversión en una impresora 3D”, dijo Harmon.“Pero para mí, son todos estos pequeños componentes cotidianos, como máscaras y tarimas, los que de otro modo podrían agregar costos significativos al producto y días o incluso semanas al tiempo de entrega.Es aquí donde la AM suele tener el mayor impacto.“La gente no siempre ve eso de inmediato, pero una vez que tienen una impresora 3D en su piso y tienen tiempo para comenzar a jugar con ella, rápidamente se preguntan cómo pudieron vivir sin una”, dijo Harmon.Ver más de Kip HansonSuscríbete al Informe AditivoEl Informe Aditivo se centra en el uso de la tecnología de fabricación aditiva en el mundo real de la fabricación.Los fabricantes de hoy utilizan tecnología de impresión 3D para crear herramientas y accesorios, y algunos incluso utilizan AM para trabajos de producción de gran volumen.Sus historias serán cubiertas aquí.© 2022 FMA Communications, Inc. Todos los derechos reservados.¿Aún no estás registrado?Inscribirse