ES2648795T3 - Método y aparatos de impresión y producto impreso - Google Patents

Abstract

Un método para formar un patrón conductor sobre un sustrato aislante plano flexible (200), en el que el método incluye las etapas de: - transferir una materia conductora de tipo partículas (240) que tiene un tamaño de partícula de 0,5 - 100 μm y que consiste esencialmente en un metal o una aleación de metal que tiene un punto de fusión a presión atmosférica de menos de 300 ºC sobre una superficie del sustrato en la forma de un patrón previamente definido, y - sinterizar al menos parcialmente la materia conductora de tipo partículas al alimentar y prensar el sustrato entre dos miembros de línea de presión opuestos (220, 270) a una temperatura de menos de 250 ºC, con el fin de convertir la materia conductora de tipo partículas en un patrón continuamente conductor (240') que está fijado al sustrato flexible (200).

Description

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contacto directo con el rodillo calentado o el calor se puede transferir a través del material de sustrato. Asimismo, ambos rodillos en contacto se pueden calentar para aumentar la transferencia de calor en la línea de presión. Los estudios de los inventores de la presente invención indican que, para aumentar al máximo la fijación de las partículas al sustrato, se prefiere que se caliente al menos el rodillo o la placa que entra en contacto con la superficie del sustrato que no comprende el patrón formado por partículas (el segundo rodillo). El rodillo en contacto con el polvo (el primer rodillo) puede estar a una temperatura considerablemente más baja, incluso estar sin calentar y ser enfriado. No obstante, se logran unos patrones duraderos por medio del calentamiento de solo ese rodillo (el primer rodillo).

Son propiedades importantes de las superficies de los rodillos una lisura muy alta (preferiblemente, Ra < 1 μm) y una baja energía superficial (preferiblemente, < 100 mN / m). Esto es para disminuir la tendencia de los metales fundidos de adherirse al rodillo.

El calentamiento se puede realizar también con láser, o por medio de inducción, calentamiento por IR y calentamiento por microondas antes de la compresión en una línea de presión.

Características especiales de los sistemas de deposición para materiales semiconductores (y también materiales aislantes para estructuras en capas)

Para los semiconductores y los materiales aislantes, el principio de deposición puede tener lugar de forma similar a la electrofotografía tradicional. Por semiconductores los inventores de la presente invención quieren decir materiales inherentemente semiconductores o agregados que comprenden un material conductor y aislante (es decir, unas partículas que tienen un tiempo de decadencia de la carga considerable). La diferencia en la carga de las partículas conductoras son los métodos de carga, que son la carga por efecto triboeléctrico y la carga con una cantidad en exceso de iones, por ejemplo, carga de campo (alta tensión, 1000 -20000 V, que se usan para crear un efecto corona y, por lo tanto, una gran cantidad de iones). El método también se puede usar bien para crear estructuras en capas. Preferiblemente, partículas con diferentes propiedades (por ejemplo, metálicas y poliméricas) se depositarán en etapas separadas. Por ejemplo, en primer lugar, se pueden depositar y sinterizar unos trayectos conductores metálicos, después de lo cual se pueden depositar materiales aislantes (polímeros, lacas) sobre la superficie y sinterizarse. Cabe destacar que no se ha de destruir capa subyacente alguna en las siguientes etapas. Esto se puede lograr, por ejemplo, mediante la selección del punto de fusión de los materiales subyacentes más alto que el punto de fusión del material de más arriba. Como alternativa, se puede usar una resina termoestable para evitar que el material se funda de nuevo. En realidad, el punto de fusión original de la resina usada puede ser más bajo que el del material que se deposita por encima de la misma. Cuando se mezcla algún agente de reticulación con la resina, la resina se reticulará durante el proceso de aplicación. El iniciador que desencadena la reacción de reticulación puede ser, por ejemplo, calor, radiación de UV o de otro tipo. La capa reticulada ha dejado de ser moldeable por calentamiento. Como un ejemplo de estas resinas, se pueden mencionar los siguientes grupos: fenol -formaldehído, resinas de amino y de furano, resinas de éster vinílico y de poliéster insaturado, alilos, resinas epoxídicas, siliconas, poliimidas y poliuretanos termoestables.

Resultados experimentales

El sistema que se usa en las pruebas experimentales fue diseñado para la impresión en hojas, pero sin presentar restricción alguna en lo que respecta a los materiales a base de velo y un sistema más amplio. La velocidad de funcionamiento estaba limitada por la tasa de transferencia de las partículas al rodillo de transferencia y adicionalmente a la superficie del sustrato en la línea de presión de transferencia y, además, el proceso de sinterización (el tiempo de residencia que se requiere para lograr una suficiente sinterización y fusión del material). Los tiempos de residencia para sinterizar las partículas variaron entre 1 ms y 10 s, se hizo que las temperaturas variaran dependiendo de los puntos de fusión de material de los materiales, entre 50 y 250 ºC, y se hizo que la presión variara entre 50 kPa y 10 MPa.

La figura 6a muestra unas partículas que se transfieren sobre una superficie de papel antes de la sinterización. La anchura de línea es de 500 μm y las partículas que se usan tienen un diámetro promedio de 30 μm. En la figura 6b se muestra una estructura sinterizada que tiene una anchura de línea de 1 mm y un diámetro promedio de partícula de 80 μm. Cuanto más pequeñas sean las partículas, mejor será la resolución que se logre. Por lo general, el rango de los tamaños de partícula para los polvos de estaño -bismuto comerciales es de 5 -100 μm. Se pueden lograr patrones bien conductores a lo largo de la totalidad de este rango.

La figura 7a muestra una línea de 500 μm y la figura 7b muestra una línea de estaño -bismuto de 300 μm que se deposita sobre una película de PET. El tamaño promedio de partícula es de 10 μm. En ambos casos se logró una estructura continua.

Las figuras 8a y 8b presentan un polvo de estaño -bismuto que se sinteriza sobre una superficie de papel en dos escalas diferentes. En la figura 8a, la anchura de línea es de 500 μm y la longitud de la barra de escala en la figura 8b es igual a 10 μm.

En las figuras 6 -8 se puede observar que las partículas se fusionan directamente una con otra con el fin de formar una estructura conductora continua. La importancia de este hecho se muestra en la figura 9, que muestra unos

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