Placas de circuito realmente impressas - como jornal

Redação do Site Inovação Tecnológica -  03/08/2018

Esquema da impressão de circuitos eletrônicos pelo sistema rolo a rolo, como o usado para imprimir jornais. [Imagem: Ramses Martinez/Purdue University]

Eletrônica por impressão

A eletrônica orgânica viabilizou a fabricação de circuitos eletrônicos de plástico, que são impressos em larga escala e alta velocidade. Os circuitos ainda são simples, mas o potencial dessa tecnologia é gigantesco.

Mas agora a tecnologia de impressão rolo a rolo - usada para imprimir jornais e revistas - está chegando aos componentes eletrônicos tradicionais, aqueles feitos de semicondutores como silício e germânio, e interligados por fios de cobre.

É como se o termo "impresso" das placas de circuito impresso ganhasse um novo significado.

Debkalpa Goswami e seus colegas da Universidade Purdue, nos EUA, combinaram ferramentas já usadas na indústria para a fabricação de metais em grande escala, com a velocidade e a precisão da impressão rolo a rolo, o que está permitindo aumentar a velocidade não apenas do processo de fabricação, mas dos próprios circuitos eletrônicos resultantes.

Embora o processo ainda esteja em escala experimental, ele já demonstrou superar dois grandes gargalos do processo litográfico atual: A "rugosidade", que faz com que os componentes eletrônicos atuais não sejam lisinhos como deveriam, o que acaba fazendo com que eles consumam mais energia, e o "limite de formabilidade", que estabelece a menor estrutura que se consegue fabricar com precisão - o novo método chega à nanoescala sem qualquer exigência adicional.

Este teste mostra que as interligações tradicionais de cobre ficam tão finas que o circuito inteiro é flexível. [Imagem: Ramses Martinez/Purdue University]

Superplasticidade

A técnica atual de fabricação da microeletrônica, conhecida como litografia, consiste basicamente em forçar uma fina chuva de gotas de metal líquido através de uma máscara de estêncil onde está traçado um negativo do circuito que se deseja fabricar.

O novo método de fabricação, batizado de "superplasticidade induzida por laser rolo a rolo", usa uma estampa rotativa, como as usadas para imprimir jornais em alta velocidade. O laser de dióxido de carbono, já comumente usado para corte e gravação industrial, quando aplicado em pulsos, gera um comportamento superelástico nos metais. Esse comportamento dura apenas um breve período de tempo, mas o suficiente para permitir que o metal flua para criar os desenhos em nanoescala da estampa rotativa.

"No futuro, a fabricação de dispositivos rolo a rolo usando nossa técnica poderá permitir a criação de telas sensíveis ao toque cobertas com nanoestruturas capazes de interagir com a luz e gerar imagens 3D, bem como a fabricação econômica de biossensores mais sensíveis," disse o professor Ramses Martinez, coordenador da equipe.

Bibliografia:

Roll-to-Roll Nanoforming of Metals Using Laser-Induced Superplasticity
Debkalpa Goswami, Juan C. Munera, Aniket Pal, Behnam Sadri, Caio Lui P. G. Scarpetti, Ramses V. Martinez
Nano Letters
DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b00714