ES2965206T3

ES2965206T3 - Sistema de prueba de dispositivos electrónicos, sistema de producción de dispositivos electrónicos que incluye el mismo y método para probar un dispositivo electrónico

Info

Publication number: ES2965206T3
Application number: ES19812259T
Authority: ES
Inventors: François Blanchard; Mariia Zhuldybina
Original assignee: Socovar SC
Current assignee: Socovar SC
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: CA3101672A1; LT3803355T; EP3803355B1; FI3803355T3; EP3803355A1; WO2019227220A1; EP3803355A4

Abstract

Se describe un sistema de prueba de dispositivos electrónicos para probar un dispositivo electrónico que tiene un sustrato sobre el cual está impresa una estructura de metamaterial usando una tinta. El sistema de prueba de dispositivo electrónico generalmente tiene: un emisor de radiación de terahercios configurado para emitir un haz de radiación de terahercios incidente que incide sobre la estructura de metamaterial del sustrato, teniendo el haz de radiación de terahercios incidente potencia al menos en la frecuencia de resonancia de terahercios de la estructura de metamaterial; un receptor de radiación de terahercios configurado para recibir un haz de radiación de terahercios saliente que sale de la estructura de metamaterial y para medir una amplitud de un campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente al menos en la frecuencia de resonancia de terahercios; y un controlador configurado para determinar un valor de conductividad indicativo de una conductividad de la tinta en función de dicha amplitud del campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de prueba de dispositivos electrónicos, sistema de producción de dispositivos electrónicos que incluye el mismo y método para probar un dispositivo electrónico

Campo

Las mejoras se refieren generalmente al campo de los dispositivos electrónicos impresos y, más específicamente, se refieren al control de tales dispositivos electrónicos impresos.

Antecedentes

Los dispositivos electrónicos impresos se hacen habitualmente a partir de sustratos sobre los que se imprimen circuitos electrónicos. Como puede entenderse, la impresión de un dispositivo electrónico implica generalmente depositar tinta conductora sobre un sustrato en un patrón predeterminado para formar pistas conductoras. La impresión de tales circuitos electrónicos puede realizarse usando técnicas de impresión convencionales adecuadas para definir patrones sobre sustratos, tales como serigrafía, flexografía, huecograbado, litografía offset, chorro de tinta, sinterización y similares. Las técnicas de electrónica impresa posibilitan una fabricación de coste bajo y una producción de gran volumen de dispositivos electrónicos para aplicaciones tales como pantallas flexibles, por nombrar solo un ejemplo.

Como con cualquier otro proceso de producción, probar algunos o todos los dispositivos electrónicos durante el proceso de producción es clave para lograr un proceso de producción satisfactorio. Por ejemplo, si la conductividad de la tinta usada en la técnica de impresión varía por debajo de un umbral de conductividad dado a lo largo del tiempo, la operatividad de los dispositivos electrónicos impresos resultantes podría verse afectada negativamente. En este sentido, una técnica para probar la conductividad de la tinta de un dispositivo electrónico impreso implica poner en contacto sondas de medición sobre las pistas conductoras para hacer una medición directa de la conductividad en algún punto en el proceso de producción. Sin embargo, una técnica de prueba de este tipo puede proporcionar mediciones de conductividad que tienen una resolución limitada. Además, esta técnica de prueba requiere un contacto físico de las pistas, lo que puede provocar un daño irreparable al dispositivo electrónico impreso en al menos algunas situaciones. El documento"Terahertz characterisation of UV offset lithographically printed electronic-ink',Zeng Yanget al., Organic Electronics,vol. 48, 10 de junio de 2017, págs. 382-388 divulga la prueba de circuitos electrónicos impresos con ondas en el rango de frecuencias de THz.

Aunque las técnicas de prueba existentes son satisfactorias en cierto grado, sigue habiendo margen de mejora, especialmente en cuanto a proporcionar sistemas y métodos de prueba de dispositivos electrónicos impresos que mitiguen al menos algunos de los inconvenientes mencionados anteriormente.

Sumario

De acuerdo con la invención, se proporciona un sistema de prueba de dispositivos electrónicos para probar un dispositivo electrónico que tiene un sustrato sobre el cual se imprime una estructura de metamaterial usando una tinta, comprendiendo el sistema de prueba de dispositivos electrónicos: un emisor de radiación de terahercios configurado para emitir un haz de radiación de terahercios incidente para que sea incidente sobre la estructura de metamaterial del sustrato, teniendo el haz de radiación de terahercios incidente una potencia al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios de la estructura de metamaterial; un receptor de radiación de terahercios configurado para recibir un haz de radiación de terahercios saliente que sale de la estructura de metamaterial y para medir una amplitud de un campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios; y un controlador configurado para determinar un valor de conductividad indicativo de una conductividad de la tinta basándose en dicha amplitud del campo eléctrico de la radiación de terahercios saliente El controlador también está configurado para generar una señal indicativa de una acción que va a realizarse cuando la conductividad determinada de la tinta está por debajo un umbral de conductividad dado.

El emisor de radiación de terahercios es, por ejemplo, un emisor de radiación de terahercios de banda ancha, estando configurado el receptor de radiación de terahercios para medir una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente, comprendiendo además el sistema un receptor de referencia de radiación de terahercios de banda ancha configurado para medir una distribución de potencia espectral de una porción del haz de radiación de terahercios incidente, estando configurado el controlador para determinar el valor de conductividad basándose en la distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios incidente y en la distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente.

El emisor de radiación de terahercios es, por ejemplo, un emisor de radiación de terahercios de banda ancha, estando configurado el receptor de radiación de terahercios para medir una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente, estando configurado el controlador para determinar el valor de conductividad basándose en una amplitud de una primera región espectral que incluye la frecuencia de resonancia de terahercios y en una amplitud de una segunda región espectral que ésta separada espectralmente de la primera región espectral.

La estructura de metamaterial se proporciona, por ejemplo, en forma de una placa de fase de vórtice.

El receptor de radiación de terahercios es, por ejemplo, un receptor de imágenes de radiación de terahercios, estando configurado el controlador para determinar el valor de conductividad basándose en una amplitud del campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente en una región central del mismo.

El emisor de radiación de terahercios y el receptor de radiación de terahercios son, por ejemplo, dispositivos de metalóxido-semiconductor complementario, siendo portátil el sistema de prueba de dispositivos electrónicos.

Dicha acción incluye, por ejemplo, generar un archivo que indica que el dispositivo electrónico se ha impreso con una tinta que tiene un valor de conductividad que está por debajo del umbral de conductividad dado.

Dicha acción incluye, por ejemplo, modificar al menos un parámetro de impresión de dicho sistema de impresión de dispositivos electrónicos.

Dicha acción incluye, por ejemplo, una de reimprimir, parcial y totalmente, el circuito electrónico del dispositivo electrónico después de dicha modificación.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para probar un dispositivo electrónico que tiene un circuito electrónico que se imprime sobre un área dada de un sustrato usando una tinta y una estructura de metamaterial que se imprime sobre un área restante del sustrato, comprendiendo la estructura de metamaterial un patrón de elementos que proporcionan una frecuencia de resonancia de terahercios a la estructura de metamaterial usando la tinta, comprendiendo el método: emitir un emisor de radiación de terahercios incidente sobre la estructura de metamaterial del sustrato, teniendo el haz de radiación de terahercios incidente una potencia al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios de la estructura de metamaterial, haciendo de ese modo que un haz de radiación de terahercios saliente salga de la estructura de metamaterial; modificando, la estructura de metamaterial, una primera distribución de potencia espectral del haz de terahercios incidente y haciendo de este modo que un haz de radiación de terahercios saliente tenga una segunda distribución de potencia espectral diferente de la primera distribución de potencia espectral; medir una amplitud de un campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios; y, usando un controlador que está acoplado comunicativamente a al menos el receptor de radiación de terahercios, determinar un valor de conductividad indicativo de una conductividad de la tinta basándose en dicha amplitud.

El haz de radiación de terahercios incidente, por ejemplo, es un haz de radiación de terahercios de banda ancha, incluyendo dicha medición medir una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente, comprendiendo además el método medir una distribución de potencia espectral de una porción del haz de radiación de terahercios incidente, incluyendo dicha determinación determinar el valor de conductividad basándose en la distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios incidente y en la distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente.

El haz de radiación de terahercios, por ejemplo, es un haz de radiación de terahercios de banda ancha, incluyendo dicha medición medir una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente, comprendiendo dicha determinación determinar el valor de conductividad basándose en una amplitud de una primera región espectral que incluye la frecuencia de resonancia de terahercios y en una amplitud de una segunda región espectral que ésta separada espectralmente de la primera región espectral.

La estructura de metamaterial se proporciona, por ejemplo, en forma de una placa de fase de vórtice, incluyendo dicha medición medir una imagen del haz de radiación de terahercios saliente, comprendiendo dicha determinación determinar el valor de conductividad basándose en una amplitud del campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente en una región central del mismo.

T ras determinar que el valor de conductividad es inferior a un umbral de valor de conductividad, generar, por ejemplo, una señal indicativa de una acción que va a realizarse.

Incluyendo dicha acción, por ejemplo, generar un archivo que indica que el dispositivo electrónico se ha impreso con una tinta poco satisfactoria.

Tras determinar que el valor de conductividad es inferior a un umbral de valor de conductividad, actualizar, por ejemplo, parámetros de impresión actuales a parámetros de impresión actualizados basándose en dicho valor de conductividad determinado.

Reimprimir, por ejemplo, el circuito electrónico sobre el área dada del sustrato basándose en dichos parámetros de impresión actualizados. En algunas realizaciones, los parámetros de impresión actualizados se usan solo para imprimir dispositivos electrónicos posteriores. No es necesario reimprimir el dispositivo electrónico impreso con una tinta poco satisfactoria, debido a que este puede desecharse en al menos algunas situaciones.

Imprimir, por ejemplo, la estructura de metamaterial sobre el área restante del sustrato usando la tinta.

Se entenderá que la expresión "ordenador" como se usa en el presente documento no ha de interpretarse de una forma limitante. Esta se usa, más bien, en un sentido amplio para referirse generalmente a la combinación de alguna forma de una o más unidades de procesamiento y alguna forma de sistema de memoria accesible por la(s) unidad(es) de procesamiento. De forma similar, la expresión "controlador" como se usa en el presente documento no ha de interpretarse de una forma limitante sino más bien en un sentido general de un dispositivo, o de un sistema que tiene más de un dispositivo, que realiza la(s) función(es) de controlar uno o más dispositivos tales como, por ejemplo, un dispositivo electrónico.

Se entenderá que las diversas funciones de un ordenador o de un controlador pueden realizarse mediante hardware o mediante una combinación tanto de hardware como de software. Por ejemplo, el hardware puede incluir puertas lógicas incluidas como parte de un chip de silicio del procesador. El software puede estar en forma de datos tales como instrucciones legibles por ordenador almacenadas en el sistema de memoria. Con respecto a un ordenador, un controlador, una unidad de procesamiento o un chip de procesador, la expresión "configurado para" se refiere a la presencia de hardware o de una combinación de hardware y software que puede hacerse funcionar para realizar las funciones asociadas.

El término "amplitud" se usa en sentido amplio en el presente documento para englobar términos tales como "intensidad", "irradiancia" y similares.

Descripción de las figuras

En las figuras,

la figura 1 es una vista esquemática de un ejemplo de un sistema de producción de dispositivos electrónicos que incluye un sistema de impresión de dispositivos electrónicos, un sistema de prueba de dispositivos electrónicos y un controlador, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 2 es una vista superior de un ejemplo de un dispositivo electrónico que incluye un sustrato sobre el cual se imprime un circuito electrónico y una estructura de metamaterial que usa el sistema de impresión de dispositivos electrónicos de la figura 1, de acuerdo con una o más realizaciones;

las figuras 3A y 3B son vistas superiores de ejemplos de estructuras de metamaterial del dispositivo electrónico de la figura 2, de acuerdo con algunas realizaciones;

la figura 4 es un diagrama de flujo de un método para probar el dispositivo electrónico de la figura 2, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 5 es una vista esquemática de un dispositivo informático ilustrativo del controlador de la figura 1, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 6 es una vista esquemática de un ejemplo de una aplicación de software del controlador de la figura 1 que está configurada para realizar al menos algunas etapas del método de la figura 4, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 7 es una vista esquemática de un ejemplo de un sistema de prueba de dispositivos electrónicos, con receptores de medición y de referencia de radiación de terahercios de banda ancha, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 8A es una gráfica que muestra amplitudes de campo eléctrico de medición y de referencia como se miden usando los receptores de medición y de referencia de radiación de terahercios de banda ancha de la figura 7, respectivamente, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 8B es una gráfica que muestra la amplitud de campo eléctrico de medición de la figura 8A normalizada usando la amplitud de campo eléctrico de referencia de la figura 8A, de acuerdo con una o más realizaciones; la figura 9 es una vista esquemática de otro ejemplo de un sistema de prueba de dispositivos electrónicos, con un único receptor de radiación de terahercios de banda ancha, de acuerdo con una o más realizaciones; la figura 10 es una gráfica que muestra la amplitud de campo eléctrico como es medida por el receptor de radiación de terahercios de banda ancha de la figura 9;

la figura 11 es una vista esquemática de otro ejemplo de un sistema de prueba de dispositivos electrónicos, con una estructura de metamaterial proporcionada en forma de placa de fase de vórtice, y un receptor de imágenes de radiación de terahercios de banda ancha monocromática, de acuerdo con una o más realizaciones; la figura 12 es una vista oblicua de la placa de fase de vórtice de la figura 11, que muestra haces de radiación de terahercios incidentes y salientes, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 13A es una gráfica que muestra distribuciones espaciales de los haces de radiación de terahercios incidente y saliente de la figura 12, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 13B es un ejemplo de una imagen producida por el receptor de imágenes de radiación de terahercios de banda ancha monocromática de la figura 11 cuando la tinta usada para imprimir la placa de fase de vórtice de la figura 12 no es conductora de forma satisfactoria y/o es no conductora, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 13C es un ejemplo de una imagen producida por el receptor de imágenes de radiación de terahercios de banda ancha monocromática de la figura 11 cuando la tinta usada para imprimir la placa de fase de vórtice de la figura 12 es conductora de forma satisfactoria, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 14A es una vista superior de un ejemplo de la placa de fase de vórtice de la figura 12, que muestra una pluralidad de subconjuntos de elementos en forma de codo, de acuerdo con una o más realizaciones;

las figuras 14B y 14C son vistas superiores de ejemplos de los elementos en forma de codo de la figura 14A, de acuerdo con una o más realizaciones;

las figuras 15A-D son vistas superiores de ejemplos de placas de fase de vórtice, de acuerdo con algunas realizaciones;

la figura 16 es una vista esquemática de un ejemplo del sistema de prueba de dispositivos electrónicos de la figura 11, mostrado en un formato portátil, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 17 es una vista oblicua de una estructuración de ejemplo para comparar las mediciones de conductividad usando un ejemplo de TDS de THz de la figura 16 y otras estructuraciones de medición que incluyen una estructuración de medición de microscopía de fuerza atómica (AFM), una estructuración de medición de sonda de cuatro puntos (4PP), y una estructuración de medición de multímetro, de acuerdo con una o más realizaciones; la figura 18A es una gráfica que muestra espectros en el dominio del tiempo de la placa de fase de vórtice de la figura 17 y su referencia obtenida usando la TDS de THz de la figura 16;

la figura 18B es una gráfica que muestra espectros de THz de amplitud transmitidos de la placa de fase de vórtice de la figura 17, que muestra regiones espectrales sondeadas por un receptor de espectroscopía de THz de longitud de onda dual (DWTS), de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 19A es una gráfica que muestra espectros de transmisión normalizados de los resultados experimentales obtenidos con la TDS de THz de la figura 16 para placas de fase de vórtice que tienen diferentes valores de conductividad, de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 19B es una gráfica que muestra espectros de transmisión normalizados simulados con el método de diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD), de acuerdo con una o más realizaciones;

la figura 19C es una gráfica que muestra valores de conductividad a lo largo del tiempo, obteniéndose los valores usando una estructuración de medición de dos microsondas (2MP), la estructuración de medición de 4PP, la TDS de THz de la figura 16 y el receptor de DWTS;

la figura 19D es una gráfica que muestra una amplitud de transmisión simulada a 0,26 THz como una función de la conductividad, de acuerdo con una o más realizaciones; y

la figura 20 es una tabla que compara mediciones de conductividad realizadas usando la TDS de THz de la figura 16 y otras técnicas convencionales.

Descripción detallada

La figura 1 muestra un ejemplo de un sistema de producción de dispositivos electrónicos 100, de acuerdo con una o más realizaciones. Como se representa en este ejemplo específico, el sistema de producción de dispositivos electrónicos 100 tiene un sistema de impresión de dispositivos electrónicos 102 para imprimir dispositivos electrónicos 104. También se proporciona un sistema de prueba de dispositivos electrónicos 106 para probar los dispositivos electrónicos 104 impresos previamente.

En este ejemplo, el sistema de impresión de dispositivos electrónicos 102 está configurado para recibir un sustrato 108 y para imprimir un circuito electrónico 110 sobre el mismo usando tinta conductora de acuerdo con técnicas de impresión convencionales. Por ejemplo, en esta realización específica, el sistema de impresión de dispositivos electrónicos 102 está configurado para extraer tinta 112 de un depósito de tinta 114 y depositar la tinta 112 en patrones predeterminados sobre el sustrato 108 para formar el circuito electrónico 110.

En esta realización específica, la tinta 112 incluye nanopartículas de plata que pueden sinterizarse entre sí para formar el circuito electrónico 110. Sin embargo, en algunos otros ejemplos, la tinta 122 puede incluir nanopartículas de oro, nanopartículas de cobre y similares. Puede usarse cualquier tipo de tinta conductora convencional, disponible comercialmente o de otro modo.

Haciendo referencia a continuación a la figura 2, el sistema de impresión de dispositivos electrónicos 102 está configurado para imprimir el circuito electrónico 110 sobre un área 116 dada del sustrato 108 usando la tinta 112 y para imprimir también una estructura de metamaterial 118 sobre un área restante 120 del sustrato 108 usando la misma tinta 112.

La estructura de metamaterial 118 está configurada para interaccionar a frecuencias de terahercios, habitualmente definidas como de 0,1 a 10 THz, preferiblemente entre 100 GHz y 1 THz y, lo más preferiblemente, de aproximadamente 230 GHz. De hecho, la radiación de terahercios se sitúa en el extremo más alejado de la banda de infrarrojos, justo después del extremo de la banda de microondas, y corresponde a longitudes de onda milimétricas y submilimétricas entre 3 mm y 0,03 mm. El término "terahercios" debe interpretarse en sentido amplio para englobar frecuencias situadas cerca de los límites aceptados comúnmente de la región de terahercios del espectro electromagnético.

Más específicamente, la estructura de metamaterial 118 mostrada en este ejemplo tiene un patrón 121 de elementos 122 que proporcionan colectivamente una frecuencia de resonancia de terahercios a la estructura de metamaterial 118. Las figuras 3a y 3B muestran otros ejemplos de estructuras de metamaterial 118a y 118b con mayor detalle. Como puede entenderse, puede usarse cualquier estructura de metamaterial adecuada que proporcione una frecuencia de resonancia de terahercios.

En estos ejemplos, las estructuras de metamaterial 118a y 118b pueden tener dimensiones que varían entre 1 mm y 50 mm, preferiblemente entre 5 mm y 30 mm y, lo más preferiblemente, entre 10 mm y 25 mm. Los elementos 122 pueden tener dimensiones que varían entre 0,02 mm y 1,00 mm, preferiblemente entre 0,1 y 0,8 mm y, lo más preferiblemente, entre 0,5 y 0,7 mm.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, el sistema de prueba de dispositivos electrónicos 106 tiene uno o más emisores de radiación de terahercios (en lo sucesivo en el presente documento, "los emisores de radiación de terahercios 124"), cada uno de los cuales está configurado para emitir un haz de radiación de terahercios incidente 126 para que sea incidente sobre la estructura de metamaterial 118 del sustrato 108 del dispositivo electrónico 104.

Se pretende que el haz de radiación de terahercios incidente 126 tenga una potencia al menos al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios de la estructura de metamaterial 118 de tal modo que una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios incidente 126 pueda modificarse dependiendo de una conductividad real de la tinta 112 usada para imprimir la estructura de metamaterial 118.

Generalmente, cuanto mayor sea el valor de conductividad de la tinta 112, en mayor medida absorberá, dispersará y/o difractará potencia la estructura de metamaterial 118 a la frecuencia de resonancia de terahercios. A la inversa, cuanto más bajo sea el valor de conductividad de la tinta 112, en menor medida absorberá y/o difractará potencia la estructura de metamaterial 118 a la frecuencia de resonancia de terahercios.

El sistema de prueba de dispositivos electrónicos 106 tiene uno o más receptores de radiación de terahercios (en lo sucesivo en el presente documento, "los receptores de radiación de terahercios 128"), cada uno de los cuales está configurado para recibir un haz de radiación de terahercios saliente 130 que sale de la estructura de metamaterial 118 y para medir una amplitud de un campo eléctrico (denominado a veces, simplemente, "amplitud de campo eléctrico") del haz de radiación de terahercios saliente 130 al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios.

En algunas realizaciones, el receptor de radiación de terahercios 128 es un receptor de espectroscopía en el dominio del tiempo de terahercios (THz-TSD) que mide una amplitud del campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente 130 como una función del tiempo, y que está configurado para realizar una transformada de Fourier de esa señal para proporcionar amplitud como una función de la frecuencia. Sin embargo, el receptor de radiación de terahercios 128 puede ser cualquier tipo de receptor de radiación de terahercios adecuado tal como, por ejemplo, un generador de imágenes o espectrómetro de terahercios.

Como se ilustra, el sustrato 108 en este ejemplo se dispone entre los emisores de radiación de terahercios 124 y los receptores de radiación de terahercios 128. En este sentido, el haz de radiación de terahercios saliente 130 resulta de la propagación del haz de radiación de terahercios incidente 126 a través del sustrato 108 y, por lo tanto, es colineal con el haz de radiación de terahercios incidente 126 en este ejemplo.

Sin embargo, en algunas otras realizaciones, los emisores de radiación de terahercios 124 y los receptores de radiación de terahercios 128 pueden disponerse en un mismo lado en relación con el sustrato 108, caso en el cual el haz de radiación de terahercios saliente 130 puede resultar de la reflexión, la dispersión y/o la difracción del haz de radiación de terahercios incidente 130 sobre el sustrato 108. En otras palabras, en algunas realizaciones, el haz de radiación de terahercios saliente 130 puede incluir la parte restante del haz de radiación de terahercios incidente que no es absorbida por la estructura de metamaterial 118. En algunas realizaciones, el haz de radiación de terahercios puede incluir radiación de terahercios del haz de radiación de terahercios incidente que es dispersado y/o difractado de otro modo por la estructura de metamaterial 118.

Como se representa en este ejemplo, el sistema de prueba de dispositivos electrónicos 106 tiene un controlador 132 que está acoplado comunicativamente al sistema de impresión de dispositivos electrónicos 102, a los emisores de radiación de terahercios 124 y a los receptores de radiación de terahercios 128.

El controlador 132 está configurado para determinar un valor de conductividad que es indicativo de una conductividad de la tinta 112 basándose en la amplitud del campo eléctrico del haz de terahercios saliente 130 al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios.

En este ejemplo, el controlador 132 está configurado para generar una señal indicativa de una acción que va a realizarse cuando la conductividad determinada de la tinta 112 está por debajo un umbral de conductividad dado.

Por ejemplo, en algunas realizaciones, el controlador 132 está configurado para generar una alerta o archivo electrónico que indica que uno o más de los dispositivos electrónicos 104 se han impreso con una tinta que tiene un valor de conductividad que está por debajo del umbral de conductividad dado. En consecuencia, los dispositivos electrónicos registrados en este archivo o alerta pueden retirarse posteriormente de la línea de producción, debido a que lo más probable es que no sean satisfactorios.

En algunas otras realizaciones, el controlador 132 está configurado para modificar al menos un parámetro de impresión del sistema de impresión de dispositivos electrónicos 102. Por ejemplo, el parámetro de impresión puede incluir, pero sin limitación, un caudal indicativo de a qué caudal se deposita la tinta 112 sobre el sustrato 108, un espesor de las pistas conductoras que se imprimen, un porcentaje de material conductor (por ejemplo, nanopartículas de plata) en la tinta 112, una temperatura del sistema de sinterización y otros parámetros de impresión adecuados que pueden conducir a aumentar la conductividad de la tinta 112 extraída del depósito de tinta 114.

En estas realizaciones, una vez que se han modificado uno o más parámetros de impresión, para dispositivos electrónicos que se han identificado como poco satisfactorios, el controlador 132 puede dar instrucciones al sistema de impresión de dispositivos electrónicos 102 para reimprimir, total o parcialmente, el circuito electrónico de estos circuitos electrónicos para volverlos satisfactorios. Como puede entenderse, procediendo en consecuencia pueden reducirse las pérdidas y, por tanto, puede aumentar la eficiencia de la línea de producción.

Como puede entenderse, el sistema de prueba de dispositivos electrónicos 106 puede permitir que la calidad de los dispositivos electrónicos impresos 104 se controle y se optimice en tiempo real o casi en tiempo real basándose en el valor de conductividad determinado durante la producción de los dispositivos electrónicos.

La figura 4 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 400 para probar un dispositivo electrónico 104 que tiene el circuito electrónico 110 que se imprime sobre el área 116 dada del sustrato 108 usando la tinta 112. El método 400 se describirá con referencia al sistema de producción de dispositivos electrónicos 100 de la figura 1 para facilitar la lectura.

En la etapa 402, el sistema de impresión de dispositivos electrónicos 102 imprime una estructura de metamaterial 118 sobre un área restante 120 del sustrato 108 usando la tinta 112. Como se ha mencionado anteriormente, la estructura de metamaterial 118 tiene un patrón 121 de elementos 122 que proporcionan una frecuencia de resonancia de terahercios a la estructura de metamaterial 118. En consecuencia, en el caso de que la tinta 112 fuera conductora en una medida satisfactoria, la estructura de metamaterial 118 absorbería potencia de un haz de radiación de terahercios incidente al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios.

En la etapa 404, cada emisor de radiación de terahercios 124 emite un haz de radiación de terahercios 126 para ser incidente sobre la estructura de metamaterial 118 impresa sobre el sustrato 108. Como se analiza, el haz de radiación de terahercios incidente 126 tiene una potencia al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios de la estructura de metamaterial 118, dejando que un haz de radiación de terahercios saliente 130 salga de la estructura de metamaterial 118.

En esta fase del método, la estructura de metamaterial 118 modifica una primera distribución de potencia espectral del haz de terahercios incidente 126, lo que hace, por lo tanto, que el haz de radiación de terahercios saliente 130 tenga una segunda distribución de potencia espectral que es diferente de la primera distribución de potencia espectral en el caso de que la tinta 112 de la estructura de metamaterial 118 fuera conductora en cierta medida.

En la etapa 406, cada receptor de radiación de terahercios 128 mide una amplitud de un campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente 130 al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios.

En la etapa 408, el controlador 132 determina un valor de conductividad indicativo de una conductividad de la tinta 112 basándose en la amplitud medida del campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente 130.

En la etapa 410, el controlador 132 genera una o más señales indicativas de una o más acciones que van a realizarse cuando se determina que la conductividad determinada de la tinta 112 de la estructura de metamaterial 118 está por debajo de un umbral de conductividad dado. La etapa 410 puede omitirse en algunas realizaciones.

El controlador 132 puede proporcionarse como una combinación de componentes de hardware y de software. Los componentes de hardware pueden implementarse en forma de un dispositivo informático 500, un ejemplo del cual se describe con referencia a la figura 5. Además, los componentes de software del controlador 132 pueden implementarse en forma de una aplicación de software 600, un ejemplo de la cual se describe con referencia a la figura 6.

Haciendo referencia a la figura 5, el dispositivo informático 500 puede tener un procesador 502, una memoria 504 y una interfaz de E/S 506. Las instrucciones 508 para realizar el método 400, y/o cualquier otra etapa relacionada descrita en el presente documento, pueden almacenarse en la memoria 504 y son accesibles por el procesador 502.

El procesador 502 puede ser, por ejemplo, un microprocesador o microcontrolador de propósito general, un procesador de procesamiento de señales digitales (DSP), un circuito integrado, una matriz de puertas programables en campo (FPGA), un procesador reconfigurable, una memoria de solo lectura programable (PROM), o cualquier combinación de los mismos.

La memoria 504 puede incluir una combinación adecuada de cualquier tipo de memoria legible por ordenador que esté ubicada o bien interna o bien externamente, tal como, por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de solo lectura (ROM), disco compacto-memoria de solo lectura (CDROM), memoria electro-óptica, memoria magneto-óptica, memoria de solo lectura programable y borrable (EPROM) y memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM), RAM ferroeléctrica (FRAM) o similares.

Cada interfaz de E/S 506 posibilita que el dispositivo informático 500 se interconecte con uno o más dispositivos de entrada, tales como los receptores de radiación de terahercios 128, o con uno o más dispositivos de salida tales como el sistema de impresión de dispositivos electrónicos 102, los emisores de radiación de terahercios 124, el sistema de sinterización y cualquier otro componente de la línea de producción, si fuera necesario.

Cada interfaz de E/S 506 posibilita que el controlador 132 se comunique con otros componentes, que intercambie datos con otros componentes, que acceda y se conecte a recursos de red, que dé servicio a aplicaciones y que realice otras aplicaciones informáticas conectándose a una red (o múltiples redes) capaz de portar datos, incluyendo Internet, Ethernet, línea de servicio telefónico antiguo ordinario (POTS), red telefónica pública conmutada (PSTN), red digital de servicios integrados (ISDN), línea de abonado digital (DSL), cable coaxial, fibra óptica, satélite, móvil, inalámbrico (por ejemplo, Wi-Fi, WiMAX), red de señalización SS7, línea fija, red de área local, red de área extensa y otros, incluyendo cualquier combinación de estos.

Haciendo referencia a continuación a la figura 6, la aplicación de software 600 está configurada para recibir una o más señales, valores y/o datos de amplitud y para determinar un valor de conductividad tras procesar los valores de amplitud. En algunas realizaciones, la aplicación de software 600 se almacena en la memoria 504 y es accesible por el procesador 502 del dispositivo informático 500.

En algunas realizaciones, uno o más valores umbral de conductividad P<th>pueden almacenarse en una o más bases de datos 602 que son accesibles por la aplicación de software 600. En algunas otras realizaciones, la(s) acción(es) y/o instrucción(es) que van a realizarse cuando el valor de conductividad determinado está por encima de uno de los valores umbral de conductividad P<th>también puede(n) almacenarse en las bases de datos 602.

El dispositivo informático 500 y la aplicación de software 600 descritos anteriormente pretenden ser solo ejemplos. También pueden proporcionarse otras realizaciones adecuadas del controlador 132, como será evidente para el experto.

La figura 7 muestra otro ejemplo de un sistema de prueba de dispositivos electrónicos 706, de acuerdo con otra realización. Como se representa, el sistema de prueba de dispositivos electrónicos 706 tiene un emisor de radiación de terahercios de banda ancha 724 que está configurado para emitir un haz de radiación de terahercios de banda ancha 726 hacia la estructura de metamaterial 718.

Como puede entenderse, el haz de radiación de terahercios 726 es de banda ancha debido a que tiene potencia a la frecuencia de resonancia de terahercios de la estructura de metamaterial pero también a otras frecuencias circundantes, espectralmente separadas de la frecuencia de resonancia de terahercios. En otras palabras, el haz de radiación de terahercios de banda ancha 726 tiene potencia dentro de un rango dado de frecuencias que incluye la frecuencia de resonancia de terahercios, entre otras frecuencias.

El sistema de prueba de dispositivos electrónicos 706 tiene un divisor de haz de radiación de terahercios 734 que está configurado para redirigir una porción del haz de radiación de terahercios incidente 726 hacia un receptor de referencia de radiación de terahercios de banda ancha 736 en donde puede medirse un valor de referencia.

El sistema de prueba de dispositivos electrónicos 706 también tiene un receptor de medición de radiación de terahercios de banda ancha 728 que está configurado para recibir un haz de radiación de terahercios 730 que sale de la estructura de metamaterial 718.

En este ejemplo, el controlador 732 recibe datos indicativos de una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios incidente 726 medido por el receptor de referencia de radiación de terahercios de banda ancha 736 y una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente 730 como es medido por el receptor de medición de radiación de terahercios de banda ancha 728.

Se muestran ejemplos de tales datos en la figura 8A. Como puede verse, en este ejemplo, la tinta de la estructura de metamaterial 718 tiene una cierta conductividad, debido a que hay una diferencia en las amplitudes de los campos eléctricos de los haces de radiación de terahercios incidente y saliente 726 y 730. Esto se resalta en la figura 8B, en donde se muestra una distribución de potencia espectral normalizada. La distribución de potencia espectral normalizada puede obtenerse dividiendo la distribución de potencia espectral medida usando el receptor de medición de radiación de terahercios de banda ancha 728 por la distribución de potencia espectral medida usando el receptor de referencia de radiación de terahercios de banda ancha 736. En este ejemplo, el umbral de valor de conductividad P<th>puede proporcionarse en forma de un umbral de potencia espectral normalizado P<th,n>por debajo del cual puede considerarse que el valor de conductividad es satisfactorio.

La figura 9 muestra otro ejemplo de un sistema de prueba de dispositivos electrónicos 906, de acuerdo con otra realización. Como se representa, el sistema de prueba de dispositivos electrónicos 906 tiene un único emisor de radiación de terahercios de banda ancha 924 que está configurado para emitir un haz de radiación de terahercios de banda ancha 926 hacia la estructura de metamaterial 918.

De forma similar, el haz de radiación de terahercios 926 es de banda ancha debido a que tiene potencia a la frecuencia de resonancia de terahercios de la estructura de metamaterial y también a otras frecuencias, espectralmente separadas de la frecuencia de resonancia de terahercios.

En este ejemplo, el sistema de prueba de dispositivos electrónicos 906 también tiene un único receptor de radiación de terahercios de banda ancha 928 que está configurado para recibir un haz de radiación de terahercios 930 que sale de la estructura de metamaterial 918.

En este ejemplo, el controlador 932 recibe datos indicativos de una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente 930 como es medido por el receptor de radiación de terahercios de banda ancha 928.

Se muestran ejemplos de tales datos en la figura 10. Como puede verse, en este ejemplo, la tinta de la estructura de metamaterial 918 tiene una cierta conductividad, debido a que hay una diferencia entre una primera amplitud A1 del campo eléctrico del haz de radiación de terahercios de banda ancha incidente 926 en una primera región espectral 938 que incluye la frecuencia de resonancia de terahercios y una segunda amplitud A2 del campo eléctrico del haz de radiación de terahercios de banda ancha incidente 926 en una segunda región espectral 940 separada de la primera región espectral 938.

En esta realización, el controlador 932 puede configurarse para determinar una relación de la primera amplitud A1 y la segunda amplitud A2, que puede correlacionarse con valores de conductividad basándose en algunos datos de calibración.

La figura 11 muestra otro ejemplo de un sistema de prueba de dispositivos electrónicos 1106, de acuerdo con otra realización. Como se representa, el sistema de prueba de dispositivos electrónicos 1106 tiene un único emisor de radiación de terahercios monocromática 1124 que está configurado para emitir un haz de radiación de terahercios monocromática 1126 hacia la estructura de metamaterial 1118.

Se dice que el haz de radiación de terahercios monocromática 1126 es monocromático debido a que este puede tener potencia a la frecuencia de resonancia de terahercios de la estructura de metamaterial. Como puede entenderse, en este caso, la frecuencia de terahercios del haz de radiación de terahercios monocromática 1126 debe establecerse a la frecuencia de resonancia de terahercios de la estructura de metamaterial. Este puede tener potencia a otras frecuencias, sin embargo ello no es necesario en este ejemplo.

En este ejemplo, la estructura de metamaterial 1118 se proporciona en forma de una placa de fase de vórtice 1142. Como se ve mejor en la figura 12, y con referencia a la figura 13A, la placa de fase de vórtice 1142 está configurada para modificar una primera distribución espacial 1144 del haz de radiación de terahercios monocromática incidente 1126 a una segunda distribución espacial 1146 diferente del haz de radiación de terahercios saliente 1130. En este ejemplo específico, la primera distribución espacial 1144 es una distribución de intensidad espacial gaussiana. Por lo tanto, la placa de fase de vórtice 1142 modifica la distribución espacial gaussiana a una distribución de intensidad espacial de vórtice, que tiene menos potencia en el centro de la misma. Como puede entenderse, en tales situaciones, el haz de radiación de terahercios saliente 1130 tiene forma de rosquilla, un frente de onda en forma de sacacorchos y/o un momento angular orbital. Sin embargo, se entenderá que la distribución espacial del haz de radiación de terahercios incidente puede variar de una realización a otra. Por ejemplo, la primera distribución espacial 1144 puede ser una distribución de potencia de sombrero de copa en algunas realizaciones.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 11, el sistema de prueba de dispositivos electrónicos 1106 también tiene un único receptor de imágenes de terahercios monocromáticas 1128 que está configurado para recibir un haz de radiación de terahercios 1130 que sale de la estructura de metamaterial 1118 y para proporcionar una imagen del haz de radiación de terahercios saliente 1130.

En este ejemplo, el controlador 1132 recibe datos indicativos de la imagen del haz de radiación de terahercios saliente 1130 como es medido por el receptor de imágenes de terahercios monocromáticas 1128.

Como puede entenderse, en este ejemplo, cuando la tinta no es conductora de forma satisfactoria, la primera distribución espacial 1144 del haz de radiación de terahercios monocromática incidente 1126 permanece sin cambios o casi sin cambios, como se muestra en la imagen de la figura 13B. Sin embargo, cuando la tinta es conductora de forma satisfactoria, la segunda distribución espacial 1146 del haz de radiación de terahercios monocromática incidente 1126 puede cambiar a la segunda distribución espacial, careciendo de potencia en una región central 1150 del haz de radiación de terahercios saliente 1130 en comparación con la potencia en una región 1152 que rodea la región central 1150, tal como se muestra en la imagen de la figura 13C.

En algunas realizaciones, el valor de conductividad puede depender de una relación entre una primera amplitud integrada acotada en la región central 1150 de la imagen y una segunda amplitud integrada de una región que incluye el centro 1150 y la región 1152 circundante.

La figura 14A muestra un ejemplo de la placa de fase de vórtice 1142, de acuerdo con una o más realizaciones. Como se muestra, la placa de fase de vórtice 1142 incluye una pluralidad de subconjuntos de elementos 1122 en forma de V o en forma de codo, en donde los elementos 1122 en forma de codo asociados a cada subconjunto tienen un ángulo de codo 0 correspondiente, tal como se muestra en las figuras 14B y 14C.

Las figuras 15A-D muestran ejemplos de tales placas de fase de vórtice, de acuerdo con algunas otras realizaciones. En los ejemplos de las figuras 15A, 15B y 15C, los elementos se imprimen positivamente sobre el sustrato. Sin embargo, en algunas otras realizaciones, tal como en el ejemplo de la figura 15D, los elementos se imprimen negativamente, es decir, se imprime una plantilla de estarcido usando la tinta en donde la plantilla de estarcido tiene una pluralidad de aberturas separadas que se dejan intactas en su interior. Cabe señalar que la placa de fase de vórtice que se muestra en la figura 15B se inspira en A. Arbabi,et al., Nature Nanotechnology,volumen 10, páginas 937-943 (2015), mientras que la placa de fase de vórtice que se muestra en la figura 15C se inspira en H. T. Chen, A. J. Taylor y N. Yu,A reviewof metasurfaces: physics and applications, Rep. Prog. Phys.79, 076401 (2016).

Como puede entenderse, el sistema de prueba de dispositivos electrónicos 1106 puede encerrarse dentro de un armazón portátil 1133, tal como el mostrado en la figura 16. De hecho, en esta realización, el emisor y el receptor de imágenes de radiación de terahercios monocromática 1124 y 1128 se proporcionan en forma de dispositivos de metal-óxidosemiconductor complementario (CMOS) que pueden tener una superficie en planta reducida en comparación con los emisores y receptores de radiación de terahercios de banda ancha. El sistema de prueba de dispositivos electrónicos 1106 también tiene una pantalla 1135 que puede presentar visualmente cualquier valor de conductividad mediante el controlador 1132. También pueden proporcionarse unos botones 1137 para iniciar mediciones y/o presentar visualmente resultados de medición en la pantalla 1135. Puede describirse un ejemplo de tales dispositivos de CMOS en las siguientes referencias: R. A. Hadi,et al., IEEE Journal of Solid-State Circuits47, 2999 (2012); X. Wuet al., IEEE J. of Solid-State Circuits51, 3049 (2016); M. M. Assefzadeh y A. Babakhani,IEEE J. Solid State Circuits52, 2905 (2017); X. Wu y K. Sengupta,IEEE J. Solid State Circuits52, 389 (2017); K. Sengupta y A. Hajimiri,IEEE J. Solid State Circuits47, 3013 (2012); y J. Grzyb, B. Heinemann y U. R. Pfeiffer,IEEE Trans. Microwave Theory Tech.65, 4357 (2017).

Ejemplo 1 - Método de caracterización eléctrica in situ y sin contacto de dispositivos electrónicos impresos con espectroscopia de terahercios

Los dispositivos electrónicos impresos están atrayendo un interés significativo debido a su versatilidad y coste bajo; sin embargo, el control de calidad durante la fabricación puede ser un desafío significativo, debido a que puede este impedir la adopción generalizada de una tecnología tan prometedora. En este ejemplo, se muestra que la radiación de terahercios (THz) puede usarse para la inspecciónin situde dispositivos electrónicos impresos, como se confirma a través de una comparación con métodos de conductividad eléctrica convencionales. Este métodoin situconsiste en imprimir un patrón de prueba sencillo que exhibe una firma diferenciada en el rango de THz, es decir, un metamaterial tal como se ha descrito anteriormente, que posibilita la caracterización precisa de las conductividades eléctricas estáticas de la tinta impresa. Está demostrado que el análisis de espectroscopia de THz de longitud de onda dual sin contacto, que puede requerir solo una única medición de THz, puede ser más preciso y repetible que las mediciones de conductividad de sonda de cuatro puntos convencionales. Los siguientes resultados pueden abrir las puertas a una estrategia sencilla para realizar un control de calidad sin contacto en tiempo real de los dispositivos electrónicos impresos en cualquier fase de su línea de producción.

De hecho, la tecnología de fabricación de productos de electrónica imprimible (PE) puede ser interesante para una amplia gama de industrias, desde la de bienes de consumo a la textil y de la moda, pasando por la electrónica, aeroespacial, automotriz, farmacéutica y biomédica. Esta puede ofrecer una alternativa atractiva a la fabricación de circuitos convencional posibilitando una producción rápida, sin máscara y de coste inferior de dispositivos electrónicos personalizados. La PE es compatible con una amplia gama de sustratos, siempre que los mismos no sean porosos y puedan resistir todas las etapas de fabricación, incluyendo los procesos pre-impresión y post-impresión. Además, en la actualidad están disponibles comercialmente diversos tipos de tintas conductoras, semiconductoras y dieléctricas. Por lo tanto, la PE permite la materialización de componentes electrónicos singulares que pueden doblarse, retorcerse y estirarse, todo ello al tiempo que se conservan sus propiedades eléctricas. El desarrollo de diversas tecnologías de impresión con y sin contacto, tales como la flexografía, el huecograbado, la serigrafía o la impresión por chorro de tinta ha avanzado significativamente en los últimos años. Los procesos post-impresión también desempeñan un papel clave en la fabricación de dispositivos de PE. Los enfoques de sinterización usados más comúnmente son el recocido térmico convencional, la sinterización eléctrica, las microondas y la sinterización fotónica mediante o bien irradiación por láser de onda continua o bien lámparas de destellos de alta potencia. Aunque la resolución espacial y la definición del dispositivo están relacionadas con el método de impresión, la calidad de las propiedades eléctricas de los dispositivos impresos está relacionada directamente con el proceso post-impresión. En particular, las pistas dieléctricas o metálicas sólidas y uniformes a partir del patrón impreso se obtienen durante esta etapa.

La calidad de dispositivos de PE puede evaluarse usando diferentes tipos de microscopía, tales como la microscopía de fuerza atómica, la microscopía electrónica de barrido o la microscopía óptica, que son herramientas bien establecidas para analizar la morfología superficial de los materiales. No obstante, estas técnicas pueden ser costosas y lentas y pueden permitir la observación de un área superficial limitada. Otros tipos de técnicas de caracterización, tales como el análisis por cristalografía, la termografía, la electroluminiscencia o la fotoluminiscencia, también pueden llevar mucho tiempo y pueden requerir condiciones especiales, tales como entornos de vacío o helio, para evitar ruido y daño. La conductividad eléctrica de las pistas impresas en circuitos de PE flexibles puede evaluarse usando métodos convencionales extraídos de la industria electrónica, por ejemplo, el método de sonda de cuatro puntos (4PP) o sondas voladoras. Sin embargo, estas técnicas no pueden concebirse para la impresión de rollo a rollo (R2R) de alto volumen, debido a que los métodos de contacto en línea no son compatibles con herramientas de fabricación continua. Por tanto, el método de caracterización de conductividad sin contacto descrito en el presente documento puede ser práctico en al menos algunas situaciones.

La impresión offset o impresión de artes gráficas tradicional usada en la fabricación de revistas, carteles, embalajes, etc., a todo color, evalúa la calidad de impresión usando una barra de control de color (barra patrón de color offset GATF). Usando un densitómetro o un espectrofotómetro, estas barras permiten una determinación precisa de la densidad de tinta, la ganancia de punto y la precisión de ángulo de trama. Generalmente, las barras de control de color se imprimen lejos del área de imagen inmediata y, a menudo, se cortan u se ocultan durante el montaje final. De forma similar, para la producción de PE, ha de desarrollarse una técnica de caracterización de control de calidadin situ.La espectroscopía en el dominio del tiempo (TDS), que usa radiación de terahercios electromagnética (THz), es decir, para frecuencias que varían desde aproximadamente 100 GHz a aproximadamente 10 THz, es una herramienta potente que permite una caracterización no destructiva y que es muy sensible a la conductividad de la materia. Las ondas de THz se han usado previamente para caracterizar la tinta impresa de carbón con el método de generación de imágenes de THz. Sin embargo, para una producción de alto volumen, tal enfoque lleva mucho tiempo y puede requerir un análisis de datos complicado para recuperar de forma eficiente la propiedad conductora de los dispositivos impresos. Como alternativa, las estructuras de THz diseñadas mediante ingeniería, tales como los metamateriales, pueden exhibir una fuerte respuesta en geometrías de tipo transmisión o reflexión con una dependencia alta de la conductividad del material. Por lo tanto, puede proporcionar una herramienta de detección sencilla para recuperar la propiedad conductora de la tinta impresa. Ya se han notificado metamateriales de THz impresos mediante inyección de tinta, chorro de aerosol digital, impresión láser o impresión por chorro electrohidrodinámico, permitiendo la fabricación rápida de sensores basados en metamateriales de THz y dispositivos de THz funcionales usando métodos de PE.

En este ejemplo, una estructura de resonancia de THz diseñada mediante ingeniería (también denominada "estructura de metamaterial" en esta divulgación) se ha desarrollado como una barra de control de calidad para probar el proceso de fabricación post-impresión de dispositivos de PE. Algunos objetivos fueron determinar el comportamiento resonante de transmisión de una barra de control usando ondas de THz como una función de la conductividad de la tinta y vincular la conductividad de frecuencia de THz con la conductividad estática de dispositivos impresos que se fabrican simultáneamente (es decir, con la misma condición de sinterización). Como se ilustra en la figura 17, se realizó un estudio comparativo entre una inspección de THz de una estructura de metamaterial resonante 1218 impresa sobre un sustrato 1208 usando el sistema de prueba de dispositivos electrónicos 1106 y métodos de medición de conductividad convencionales, es decir, usando una estructuración de medición de multímetro (MM) 1260, una estructuración de medición de sonda de cuatro puntos (4PP) 1262 y una estructuración de medición de microscopía de fuerza atómica (AFM) 1264. Las mediciones de THz realizadas usando el sistema de prueba de dispositivos electrónicos 1106 se correlacionan bien con las conductividades de estructura impresa no resonante y confirman la capacidad de determinar la calidad del proceso de fabricación post-impresión de dispositivos de PE mediante la inspección de THz de una barra de control sencilla que muestra una respuesta distintiva en el rango de frecuencia de THz. Para recuperar la respuesta de resonancia de la barra de control, se utilizó la espectroscopia en el dominio del tiempo de terahercios (TDS de THz) convencional. Además, el método de transmisión de THz, bien conocido, se comparó a través de un análisis de espectroscopía de THz de longitud de onda dual (DWTS) novedoso. En el presente documento se muestra que la DWTS determina la conductividad del dispositivo de PE usando una única medición de barrido. Además, el método propuesto puede no depender de mediciones sensibles a la fase de THz y, por lo tanto, es idóneo para sensores y emisores de THz de coste bajo de próxima generación y abre las puertas a un control de calidadin situy sin contacto de dispositivos de PE.

Se diseñó una muestra de patrón impreso especial que consiste en dos partes: (i) una estructura resonante a una frecuencia de THz, y (ii) una muestra de "parche" rectangular. Estos dos patrones servirán como herramientas comparativas entre la espectroscopía de THz y los métodos convencionales descritos en el presente documento, respectivamente. Como se muestra en la figura 17, la "barra de control" resonante consiste en una placa de fase de vórtice (VPP) de THz hecha de antenas en forma de V, mientras que el "parche" consiste en una forma rectangular impresa de 1 x 10 mm<2>.

El diseño de célula unitaria de la antena de VPP produce una respuesta resonante específica a las ondas electromagnéticas y, como se conoce comúnmente para las estructuras de metamaterial, estas propiedades se conservan en un medio macroscópico fabricado a partir de sus unidades individuales. De forma similar, en lo que respecta a los metamateriales sintonizables eléctricamente, en el presente caso se sondeó la variabilidad en la respuesta de resonancia como una función de la conductividad de la tinta. Como es de esperar para los metamateriales, una muestra de VPP impresa con una conductividad inferior hará que se amortigüe la resonancia.

La VPP con número topológico I = 1 se diseñó de acuerdo con el trabajo de Jignwen Heet al.En este ejemplo, se hace de ocho sectores, que suministran una fase que cambia de 0 a 2n con un tamaño de escalón de n/4. Cada sector se formó a partir de un tipo de antena en forma de V, como se representa en el recuadro derecho de la figura 17, y se hizo a partir de dos rendijas rectangulares acopladas en un extremo a un ángulo específico (0), en el que los parámetros geométricos incluyen dimensiones de p = 600 |jm, w = 30 |jm, p = 45 para todas las antenas. La longitud de la rendija es h = 234, 246, 270, 450 jm y el ángulo entre rendijas es 0 = 130°, 120°, 100°, 60° de acuerdo con el orden de antenas en la bibliografía. De forma similar, se mantuvieron todos los valores de aspecto geométrico de los ángulos 0 y p, mientras que p era el ángulo entre la línea bisectriz de una antena en forma de V y el eje x. Debido a la resolución de la impresora, y de acuerdo con el espectro de frecuencias de la fuente de radiación de terahercios, se triplicaron las dimensiones de la célula unitaria (p) y la longitud de la rendija (h). Se estableció y se eligió una anchura de característica (w) de 30 jm de acuerdo con la dimensión mínima de las pistas de tinta de plata impresas, solo limitada por la resolución espacial de la impresora. El recuadro derecho de la figura 17 ilustra uno de los ocho tipos de antenas con la notación de parámetros geométricos. El área de muestra completa consistía en 30 x 30 antenas en forma de V, y se esperaba que su frecuencia central fuera de aproximadamente 0,25 THz.

Todas las muestras se imprimieron usando una impresora de chorro de tinta Ceradrop F-Serie (Limoges, Francia) con un cartucho Dimatix de 1 pl (FUJIFILM Dimatix, Santa Clara, CA, EE. UU.) que dispensaba gotas con una separación entre gotitas (distancia de centro a centro entre gotas expulsadas) de 20 jm . Solo se usó una boquilla para realizar la impresión. La frecuencia de chorro se estableció a 500 Hz. Se usó una tinta de plata conductora disponible comercialmente DGP 40TE-20C (ANP, Pleasanton, CA, EE. UU.) que contiene nanopartículas de plata (Np de Ag) de tamaños de aproximadamente 50 nm con un 30-35 % en peso en disolvente de éter monometílico de trietilenglicol. El sustrato usado para la impresión fue una película de poliéster de poli(tereftalato de etileno) (PET) termoestabilizada (Melinex ST505, New Berlin, Wl, EE. UU.). El mandril se mantuvo a una temperatura constante de 60 °C durante el proceso de impresión. Se usó un módulo secador de infrarrojo cercano (NIR)<c>ER-42-250 Adphos (Bruckmühl, Alemania)in situpara realizar la etapa de recocido de los patrones impresos. El tiempo de desplazamiento de la lámpara se varió de 0,03 s/mm a 0,2 s/mm para obtener un conjunto de muestras con diferentes historiales térmicos, dando como resultado un rango de conductividades. Se usó un microscopio láser confocal (Olympus LEXT OLS4000, Center Valley, PA, EE. UU.) para determinar el espesor de la estructura impresa, que resultó ser de aproximadamente 400 nm. El recuadro izquierdo de la figura 17 muestra una imagen visible de la parte central de una placa de fase de vórtice impresa. La definición precisa de las antenas en forma de V observadas en el recuadro izquierdo de la figura 17 confirma la capacidad de la impresora de chorro de tinta para lograr el diseño apropiado.

Las evaluaciones del patrón de control de VPP se realizaron usando mediciones de TDS de THz (espectroscopía en el dominio del tiempo de THz). Se usó un oscilador láser de Ti:Zafiro ultrarrápido con una longitud de onda central de 805 nm que produce pulsos con una duración de ~ 20 fs y una tasa de repetición de 80 MHz en combinación con dos antenas fotoconductoras de GaAs de baja temperatura de Teravil (Vilna, Lituania). Un divisor de haz 80:20 divide el haz láser en una bomba óptica y un haz de sonda para la generación y la detección de THz, respectivamente. El emisor y el detector se colocaron uno frente a otro, separados una distancia de aproximadamente 40 cm. Se colocó un troceador óptico a 330 Hz justo después del emisor, permitiendo la detección sensible a la fase. Las muestras se colocaron entre el emisor y el detector a una incidencia normal para la espectroscopía de transmisión en el aire a temperatura y presión ambiente.

Para obtener el valor de transmisión de THz de la muestra de VPP, se adquirieron dos pulsos de THz en el dominio del tiempo, es decir, la referencia (E<ref>(t)) y la muestra (E<sam>(t)) señales, como se muestra en la figura 18A. Un sustrato de PET sin patrón sirvió como una referencia. La transmisión normalizada T (w) se obtuvo en el dominio de la frecuencia usando la siguiente relación:

7V ) =E r e f f a )

^sam(w)<(>1<)>

El haz de vórtice conservó su forma después de propagarse a través de un medio homogéneo o en el foco de una lente. Este punto es crucial para seguir siendo capaz de recuperar la depresión de transmisión a la frecuencia de vórtice usando un detector de un único píxel (es decir, en el foco de un detector de THz fotoconductor).

El análisis de los datos de TDS de THz a través de una amplitud normalizada en el dominio de la frecuencia requirió dos mediciones de THz: referencia y señal, respectivamente. Desafortunadamente, estas mediciones son sensibles a las condiciones ambientales, lo que podría inducir algunas variaciones no deseadas entre cada medición posterior. Para los métodos espectroscópicos en el rango visible y ultravioleta, estas fluctuaciones no deseadas se evitan a menudo mediante un enfoque de medición de longitud de onda dual. El principio es sencillo: medir simultáneamente a dos longitudes de onda (referencia y señal) y registrar los valores de la diferencia a estas longitudes de onda, lo que también se denomina medición equilibrada. Este método se ha usado en el campo médico para extraer la concentración de fármacos en comprimidos usando radiación UV. La idea de tales métodos es hallar una relación de dependencia de intensidad entre el elemento activo (la señal) y la matriz (la referencia). Después de una calibración apropiada, este valor es directamente proporcional a la concentración de un elemento de interés.

Las antenas de THz fotoconductoras convencionales emiten radiación de THz que cubre un rango amplio de frecuencias, por ejemplo, habitualmente de 100 GHz a 10 THz. Por lo tanto, diferenciar entre dos frecuencias de señal distintas, dentro del mismo espectro de pulsos, es una manipulación sencilla. Como se muestra en la figura 18B, el proceso implica la extracción de una señal definida por un rango de frecuencias específico y de banda estrecha, es decir, de wi a W2, que exhibe una respuesta distintiva proporcional al parámetro deseado (por ejemplo, la conductividad). Un segundo rango de frecuencia, de W3 a W4, en donde no se detecta ningún signo de absorción de la muestra, se usa como información de referencia. La relación entre estas dos zonas proporciona información acerca de un nivel de transmisión correspondiente al comportamiento del parámetro que está investigándose. Debido a que ambas señales se toman simultáneamente, el ruido a partir de las condiciones ambientales se suprime en el proceso de normalización:

j<_ Jan \Esam (^)\dúi>

J<U3\^sam(.CÚ)\dcof

en donde I es el valor de la relación ylEsam(w)| es la señal de amplitud del espectro de THz medido.

Para validar la viabilidad de caracterizar la electrónica impresa mediante ondas de THz electromagnéticas, se usaron dos técnicas de medición de conductividad convencionales: un multímetro con dos sondas y los métodos de sonda de cuatro puntos del estado de la técnica. Además, se realizaron mediciones de AFM en la morfología superficial. Usando un instrumento multímetro convencional (MM) y dos microsondas (puntas de microsonda de tungsteno en forma de S), la conductividad eléctrica de un patrón de impresión puede extraerse usando la siguiente ecuación:

en donde a es la conductividad eléctrica, R es la resistencia medida, L y Ac son la longitud y el área en sección transversal de una estructura impresa sometida a prueba, respectivamente.

Para una precisión más alta, el método de sonda de cuatro puntos (4PP) posibilita mediciones precisas de la conductividad eléctrica de una muestra diminuta dentro del área de la disposición de 4PP. Para asegurar una coincidencia perfecta entre el tamaño de nuestra muestra y las puntas de 4PP, la separación entre sondas se estableció a 100 ^m (MCW-28-7188, GGB Industries, Naples, FL, EE. UU.). La medición con 4PP proporciona una resistencia laminar en la que el valor de conductividad se extrae usando la siguiente ecuación:

en donde el factor geométrico ln 2/n describe los anillos de corriente que emanan de las puntas de sonda exteriores, t es el espesor del parche y R es la resistencia laminar medida.

Para confirmar la buena concordancia entre la conductividad de la barra de control impresa y el valor de conductividad del parche, se midió la resistencia de una antena en forma de V con dos microsondas (2MP), y su conductividad se ha determinado usando la Ecuación (3). Por último, para asegurar que la velocidad de sinterización fuera responsable de los cambios en la conductividad, las morfologías superficiales de las muestras impresas se caracterizaron usando el sistema de AFM (EnviroScope, Santa Bárbara, CA, EE. UU.) en modo de toma.

Cinco muestras de VPP con diferentes conductividades se caracterizaron mediante la TDS de THz descrita anteriormente. La conductividad de cada muestra se controló variando el tiempo de sinterización. Una de las muestras (no sinterizada) no fue sinterizada por la lámpara, pero se sinterizó ligeramente durante la etapa de impresión, debido a que el mandril se mantuvo a una temperatura constante de 60 °C. La figura 3A ilustra la amplitud de transmisión normalizada de las diferentes muestras de VPP, que se obtuvieron a partir de la Ecuación (1). Se observa una depresión en la transmisión debido a la generación de un haz de vórtice a 0,22 THz, como es de esperar. Como se ha mencionado previamente, una respuesta de resonancia más alta (es decir, que se traduce en una transmisión inferior a 0,22 THz) indica una muestra con una conductividad eléctrica más alta.

Para validar la precisión de la detección de THz de placas de vórtice como una función de la conductividad del material, se realizaron simulaciones de diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD) usando el software Lumerical. En la simulación se usaron ondas polarizadas linealmente y condiciones de contorno de capa puestas en coincidencia perfectamente.

La figura 19B muestra los espectros de transmisión simulados de unas VPP con conductividades definidas y uniformes de un metal impreso hipotético. Se coloca una VPP en el aire para evitar resonancias de Fabry-Pérot procedentes del sustrato. Pueden observarse tres depresiones de transmisión; la más fuerte a 0,265 THz representa la frecuencia central de VPP. En comparación con los experimentos, el desplazamiento de color rojo de la frecuencia central se explica por la ausencia del sustrato de PET.

La simulación y el experimento se diferencian en el grado de diferencia de transmisión como una función de la conductividad del metal. Esta diferencia puede atribuirse a la lectura perfecta de la información de vórtice central en el caso simulado. En esencia, la antena fotoconductora lee un rango integrado espacialmente de información que contiene la parte de intensidad central de un haz en forma de rosquilla, junto con una contribución grande a partir de sus alas. No obstante, las simulaciones numéricas concuerdan bien con los hallazgos experimentales.

La figura 19C da la conductividad medida de cinco muestras usando tres métodos diferentes: 2MP, 4PP, TDS de THz y DWTS como una función de la velocidad de sinterización. El método de 4PP se realizó sobre las muestras de parche, mientras que las mediciones de 2MP, TDS de THz y DWTS proporcionan los resultados de conductividad correspondientes a partir de las muestras de VPP. También se simuló la función del valor de la depresión en la transmisión frente a la conductividad de VPP, como se muestra en la figura 19D. Es importante señalar que esta función revela claramente la sensibilidad extremadamente alta de la detección de ondas de THz para muestras de baja conductividad (por ejemplo, por debajo de 1 * 107 S/m, la región de puntos de color azul en el recuadro). Por encima de este valor de conductividad, la depresión en la transmisión muestra menos sensibilidad, con un comportamiento casi saturado (es decir, más cerca de una resonancia de metal perfecta).

Para comparar el rendimiento de la TDS de THz y de la 4PP, las amplitudes de transmisión de THz a 0,22 THz se calibraron con los valores de conductividad esperados obtenidos a partir de la 4PP. Debido a que las mediciones de 4PP cubren un rango limitado de conductividad, de 1 * 106 a 3 * 106 S/m, se eligió una calibración sencilla usando un ajuste lineal (en concordancia con el recuadro de la figura 19D, con la muestra no sinterizada como el punto de partida). En la figura 19C, se observan los aumentos similares en el comportamiento de la conductividad como una función del tiempo de exposición a sinterización para las mediciones tomadas por TDS de THz y 4PP. Y lo que es más importante, todas las condiciones de sinterización se discriminan bien mediante mediciones de THz, mientras que la 4PP no logró diferenciar las tres condiciones de conductividad más bajas (es decir, < 1,5 * 106 S/m), así como las dos condiciones de conductividad más altas (es decir, > 2,5 * 106 S/m). Además, se repitieron las mediciones diez veces para cada método y se calculó la desviación típica. Resulta interesante que la TDS de THz muestra una mejor repetibilidad que el método de 4PP convencional. Esta diferencia puede atribuirse a la naturaleza sin contacto del método de THz: la 4PP puede dañar localmente la superficie de la tinta y puede volver menos precisas las mediciones repetidas.

En la segunda etapa, usando los datos obtenidos a partir de mediciones de TDS de THz, la señal de muestra se analizó usando el método de DWTS. Los dos rangos de frecuencia fueron de 0,195-0,244 THz y de 0,615-0,664 THz, para la señal y la referencia, respectivamente (véase la figura 18B). Para realizar la medición en condiciones ambientales, se eligió el rango de frecuencia de referencia para evitar las líneas de absorción de agua que pueden tener lugar debido a la humedad ambiental. De forma similar a los datos de transmisión de TDS de THz, los valores integrales de DWTS se normalizaron y se calibraron con respecto a la conductividad recuperada usando el método de 4PP. El comportamiento sigue la conductividad estática esperada, pero lo más importante es que la repetibilidad es cuatro veces mejor que la del método de 4PP convencional.

En una etapa final, el análisis hecho se revisó en las muestras de parche frente a las de VPP usando los diversos métodos descritos previamente. La tabla presentada en la figura 20 resume los resultados obtenidos. En esta tabla, 4PP denota mediciones de sonda de cuatro puntos, MM denota mediciones de multímetro, 2MP denota mediciones de dos microsondas, TDS de THz denota mediciones de espectroscopía de terahercios en el dominio del tiempo, DWTS denota mediciones de espectroscopia de terahercios de longitud de onda dual y AFM denota mediciones de microscopía de fuerza atómica. La escala de las imágenes de microscopía de fuerza atómica (AFM) es la misma para todas las figuras mostradas en este ejemplo.

Para establecer un rendimiento de medición comparativo, varias mediciones de resistencia se llevaron a cabo en diferentes ubicaciones para el parche y la antena en forma de V y se presenta su desviación típica relativa (RSD). Como se ha mencionado previamente, la 4PP y el multímetro recuperaron la resistencia en el parche. Para validar claramente que la conductividad de VPP está relacionada con las conductividades de parche, también se usaron 2MP para evaluar la resistencia de VPP directamente. Ha de mencionarse que, debido al volumen eficaz extremadamente pequeño de la célula unitaria de VPP, el método de 2MP puede sobreestimar o subestimar fácilmente la conductividad (por ejemplo, la dependencia de la conductividad del volumen de la muestra, como se muestra en la Ecuación (3)). Sin embargo, las mediciones de 2MP confirmaron la buena concordancia entre el tiempo de exposición a sinterización del parche y las muestras de VPP conjuntamente. Para confirmar las mediciones de conductividad proporcionadas, la evolución de la sinterización de la tinta de Ag se estudió usando un análisis de AFM en cinco fases de sinterización diferentes. La última fila de esta tabla representa las superficies de tinta impresa después de la sinterización. La muestra sinterizada sin NIR (NS) mostró un contacto deficiente entre las NP de Ag, dando como resultado la conductividad más baja (1,15 * 106 S/m). La muestra con el tiempo de recocido más corto (0,03 s/mm) representó la siguiente fase de la sinterización, comenzaron a crecer cuellos entre las NP impulsados por la minimización de la energía superficial. Con un tiempo de recocido más largo de 0,05 s/mm, las NP se vuelven más compactas y la estructura impresa se densifica. El aumento ligero del tiempo de recocido a 0,07 s/mm condujo a un aumento adicional en la conductividad. El tiempo de recocido más largo (0,2 s/mm) condujo a la densidad más alta y a la conductividad más alta (2,77 * 106 S/m). De acuerdo con las observaciones de AFM de la morfología superficial de las muestras, las muestras obtenidas fueron coherentes con los parámetros de sinterización y las mediciones de la conductividad con diferentes técnicas.

Como también puede verse en la tabla de la figura 20, como es de esperar, las mediciones proporcionadas por un multímetro convencional fueron las menos precisas debido a que las sondas del multímetro rompen fácilmente la superficie del parche después del contacto. Por otro lado, la microsonda proporciona una forma más segura de evitar destruir la superficie de la muestra. Las conductividades medias medidas con las diferentes técnicas están en el mismo rango y tienen un comportamiento similar al de una función del tiempo de sinterización. Cabe resaltar que las tendencias en las mediciones de conductividad estática eléctrica en el parche impreso y la VPP usando las diferentes técnicas concuerdan bien todas ellas. Esto confirma la viabilidad de caracterizar la variabilidad en la conductividad de la tinta durante la producción en masa de los dispositivos de PE simplemente leyendo una estructura de prueba. Por último, se obtuvo la mejor RSD para la repetibilidad para DWTS y TDS de THz.

En conclusión, se desarrolló una barra de control de calidad para la producción industrial de dispositivos de PE basándose en una VPP que trabaja en el rango de THz. La VPP se formó a partir de antenas en forma de V con una frecuencia central a 0,220 THz. Las muestras se imprimieron con una tinta disponible comercialmente que consiste en nanopartículas de plata, y para la fabricación se usó una impresora de chorro de tinta comercial. Las conductividades de las muestras impresas se variaron cambiando la velocidad de un calentador de infrarrojo cercano. La TDS de THz se empleó para analizar las propiedades de transmisión de una VPP impresa. Los resultados mostraron que la respuesta de transmisión de THz de una muestra resonante posibilita seguir los cambios en las condiciones de sinterización de la tinta impresa. Los resultados se validaron con un estudio de simulación e introdujeron la DWTS como un método sencillo y rápido para determinar rápidamente la respuesta de transmisión de la VPP. Este ejemplo también confirma el comportamiento de conductividad similar entre estructuras impresas adyacentes y una muestra de VPP como una función del tiempo de exposición a sinterización. Esta importante observación posibilita rastrear los cambios en el proceso de sinterización de dispositivos de PE durante el proceso de fabricación usando una barra de control sencilla.

Por último, usando el método convencional de sonda de cuatro puntos como una referencia, se confirma que una barra de control de calidad calibrada con la forma de la VPP, o cualquier otra estructura de metamaterial resonante impresa sobre el sustrato usando la tinta que va a calificarse, podría usarse para determinar las propiedades eléctricas estáticas de dispositivos impresos no resonantes que se imprimen simultáneamente con las muestras de VPP. Al ser un método sin contacto, el mismo es muy adecuado para la caracterización en línea de la repetibilidad de impresión de rollo a rollo de alta velocidad de dispositivos de PE.

Como puede entenderse, los ejemplos descritos e ilustrados anteriormente pretenden ser solo ilustrativos. Por ejemplo, el dispositivo electrónico impreso puede ser cualquier tipo adecuado de dispositivo electrónico incluyendo, pero sin limitación, pantallas flexibles, teléfonos inteligentes curvados, pruebas de glucosa en sangre, antenas, sensores de frescura, células solares, tarjetas electrónicas y similares. Además, las técnicas de impresión pueden incluir, pero sin limitación, serigrafía, impresión por flexografía, impresión por huecograbado, impresión por litografía offset, impresión por chorro de tinta, impresión por chorro de aerosol digital, impresión láser, impresión por chorro electrohidrodinámico, sinterización (por ejemplo, sinterización térmica, sinterización por láser, sinterización por UV) y similares. El alcance está indicado por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de prueba de dispositivos electrónicos (106) para probar un dispositivo electrónico (104) que tiene un sustrato (108) sobre el cual se imprime una estructura de metamaterial (118, 118a, 118b) usando una tinta (112), comprendiendo la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b) un patrón (121) de elementos (122) que proporcionan una frecuencia de resonancia de terahercios a la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b) usando la tinta (112), comprendiendo el sistema de prueba de dispositivos electrónicos (106):

un emisor de radiación de terahercios (124) configurado para emitir un haz de radiación de terahercios incidente (126, 1126) para que sea incidente sobre la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b) del sustrato (108), teniendo el haz de radiación de terahercios incidente (126, 1126) una potencia al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios de la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b);

un receptor de radiación de terahercios (128) configurado para recibir un haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130) que sale de la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b); y

un controlador (132, 732) acoplado comunicativamente a al menos el receptor de radiación de terahercios (128);

caracterizado por que:

el receptor de radiación de terahercios (128) está configurado para medir una amplitud de un campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130) al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios; y

el controlador (132) está configurado para determinar un valor de conductividad indicativo de una conductividad de la tinta (112) basándose en dicha amplitud y para generar una señal indicativa de una acción que va a realizarse cuando la conductividad determinada de la tinta (112) está por debajo de un umbral de conductividad dado.

2. El sistema de prueba de dispositivos electrónicos (106) de la reivindicación 1, en donde el emisor de radiación de terahercios (124) es un emisor de radiación de terahercios de banda ancha (724), estando configurado el receptor de radiación de terahercios (128) para medir una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente (130), comprendiendo además el sistema (106) un receptor de referencia de radiación de terahercios de banda ancha (736) configurado para medir una distribución de potencia espectral de una porción del haz de radiación de terahercios incidente (126, 1126), estando configurado el controlador (132, 732) para determinar el valor de conductividad basándose en la distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios incidente (126, 1126) y en la distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130).

3. El sistema de prueba de dispositivos electrónicos (106) de la reivindicación 1, en donde el emisor de radiación de terahercios (124) es un emisor de radiación de terahercios de banda ancha (724), estando configurado el receptor de radiación de terahercios (128) para medir una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130), estando configurado el controlador (132, 732) para determinar el valor de conductividad basándose en una amplitud de una primera región espectral (938) que incluye la frecuencia de resonancia de terahercios y en una amplitud de una segunda región espectral (940) que ésta separada espectralmente de la primera región espectral (938).

4. El sistema de prueba de dispositivos electrónicos (106) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b) se proporciona en forma de una placa de fase de vórtice (1142).

5. El sistema de prueba de dispositivos electrónicos (106) de la reivindicación 4, en donde el receptor de radiación de terahercios (128) es un receptor de imágenes de radiación de terahercios (1128), estando configurado el controlador (132, 732) para determinar el valor de conductividad basándose en una amplitud del campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente (1130) en una región central del mismo.

6. El sistema de prueba de dispositivos electrónicos (106) de la reivindicación 5, en donde el emisor de radiación de terahercios (124) y el receptor de radiación de terahercios (128) son dispositivos de metal-óxido-semiconductor complementario, siendo portátil el sistema de prueba de dispositivos electrónicos (106).

7. Un método para probar un dispositivo electrónico (104) que tiene un circuito electrónico (110) que se imprime sobre un área (116) dada de un sustrato (108) usando una tinta (112) y una estructura de metamaterial (118, 118a, 118b) que se imprime sobre un área restante del sustrato (108), comprendiendo la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b) un patrón de elementos que proporcionan una frecuencia de resonancia de terahercios a la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b) usando la tinta (112), comprendiendo el método:

emitir un haz de radiación de terahercios incidente (126, 1126) sobre la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b) del sustrato (108), teniendo el haz de radiación de terahercios incidente (126, 1126) una potencia al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios de la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b), haciendo de ese modo que un haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130) salga de la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b); modificando, la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b), una primera distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios incidente (126, 1126) y haciendo de este modo que el haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130) tenga una segunda distribución de potencia espectral diferente de la primera distribución de potencia espectral;

caracterizado por queel método comprende:

medir una amplitud de un campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130) al menos a la frecuencia de resonancia de terahercios; y

usando un controlador (132, 732) que está acoplado comunicativamente a al menos el receptor de radiación de terahercios (128), determinar un valor de conductividad indicativo de una conductividad de la tinta (112) basándose en dicha amplitud.

8. El método de la reivindicación 7, en donde el haz de radiación de terahercios incidente (126, 1126) es un haz de radiación de terahercios de banda ancha (726), incluyendo dicha medición medir una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130), comprendiendo además el método medir una distribución de potencia espectral de una porción del haz de radiación de terahercios incidente (126, 1126), incluyendo dicha determinación determinar el valor de conductividad basándose en la distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios incidente (126, 1126) y en la distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130).

9. El método de la reivindicación 7, en donde el haz de radiación de terahercios incidente (126, 1126) es un haz de radiación de terahercios de banda ancha (726), incluyendo dicha medición medir una distribución de potencia espectral del haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130), comprendiendo dicha determinación determinar el valor de conductividad basándose en una amplitud de una primera región espectral (938) que incluye la frecuencia de resonancia de terahercios y en una amplitud de una segunda región espectral (940) que ésta separada espectralmente de la primera región espectral (938).

10. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en donde la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b) se proporciona en forma de una placa de fase de vórtice (1142), incluyendo dicha medición medir una imagen del haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130), comprendiendo dicha determinación determinar el valor de conductividad basándose en una amplitud del campo eléctrico del haz de radiación de terahercios saliente (130, 1130) en una región central del mismo.

11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, que comprende además, tras determinar que el valor de conductividad es inferior a un umbral de valor de conductividad, generar una señal indicativa de una acción que va a realizarse.

12. El método de la reivindicación 11, en donde dicha acción incluye generar un archivo que indica que el dispositivo electrónico se ha impreso con una tinta poco satisfactoria.

13. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, que comprende además, tras determinar que el valor de conductividad es inferior a un umbral de valor de conductividad, actualizar parámetros de impresión actuales a parámetros de impresión actualizados basándose en dicho valor de conductividad determinado.

14. El método de la reivindicación 13, que comprende además reimprimir el circuito electrónico (110) sobre el área (116) dada del sustrato (108) basándose en dichos parámetros de impresión actualizados.

15. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 14, que comprende además imprimir la estructura de metamaterial (118, 118a, 118b) sobre el área restante del sustrato (108) usando la tinta (112).