Summary
نقدم هنا بروتوكولا لتصنيع هياكل استشعار متعدد الطبقات طباعة نفث الحبر على ركائز ثنائيو المصنعة وإحباط.
Abstract
أسلوب الجمع بين ثنائيو صنعت ركائز أو رقائق وهو عرض الطباعة النافثة للحبر متعددة الطبقات لتصنيع أجهزة الاستشعار. أولاً، يتم إعداد ثلاث ركائز (acrylate والسيراميك، والنحاس). لتحديد خصائص المواد الناتجة من ركائز هذه، تتم بروفيلوميتير وزاوية الاتصال والمسح الضوئي المجهر الإلكتروني (SEM) وتركيز أيون قياسات الشعاع (التعزيز). العثور على دقة الطباعة يمكن تحقيقها وحجم قطره مناسب لكل الركيزة، ثم، من خلال اختبارات حجم قطره. ثم، هي الطبقات العازلة والموصلة الحبر النافثة للحبر المطبوعة بالتناوب اصطناع هياكل استشعار الهدف. بعد كل خطوة من خطوات الطباعة، تعامل طبقات كل منها على حدة بالمعالجة الضوئية. المعلمات المستخدمة لعلاج من كل طبقة مكيفة تبعاً للحبر المطبوعة، وكذلك على خصائص سطح الركيزة الخاصة بكل منها. لتأكيد الموصلية الناتجة عن ذلك وتحديد نوعية السطح المطبوع، يتم التحقيق أربع نقاط والقياسات بروفيلوميتير. أخيرا، تظهر مجموعة قياس والنتائج التي حققها نظام استشعار طباعة جميع إظهار نوعية قابلة للتحقيق.
Introduction
يتم توحيد التصنيع المضافة (ص) كعملية حيث يتم ربط المواد جعل الكائنات من بيانات نموذج ثلاثي الأبعاد. هذا ويتم عادة طبقة فوق طبقة، وهكذا، ويتناقض مع تكنولوجيات التصنيع الاختزالي، مثل تصنيع أشباه الموصلات. وتشمل مرادفات تلفيق 3D للطباعة، والمواد المضافة والعملية المضافة، والتقنيات المضافة، تصنيع طبقة مضافة، تصنيع طبقة وتلفيق حر. ترد هذه المرادفات من التوحيد "المجتمع الأمريكية للاختبار" والمواد (ASTM)1 لتقديم تعريف فريدة من نوعها. في الأدب، الطباعة 3D يشار إلى هذه العملية حيث يكون سمك الكائنات المطبوعة في نطاق سنتيمتر إلى حتى متر2.
العمليات الأكثر شيوعاً، مثل المجسمة3، تمكين طباعة البوليمرات، ولكن 3D-طباعة المعادن أيضا الفعل المتاحة تجارياً. صباحا المعادن يعمل في مجالات متعددة، مثل السيارات، والفضاء الجوي4، والقطاعات الطبية5 . ميزة للهياكل الفضائية هو إمكانية طباعة أجهزة أخف وزنا من خلال تغييرات هيكلية بسيطة (مثلاً، باستخدام تصميم قرص العسل). ونتيجة لذلك، من مواد مع، على سبيل المثال، زيادة القوة الميكانيكية، إلا أن إضافة كمية كبيرة من الوزن (مثلاً، التيتانيوم بدلاً من الألومنيوم)6، يمكن أن تستخدم.
بينما 3D-طباعة البوليمرات بالفعل راسخة، الطباعة 3D المعادن لا تزال موضوع بحث نابضة بالحياة، وقد وضعت مجموعة متنوعة من العمليات 3D-الطباعة للهياكل المعدنية. أساسا، ويمكن الجمع بين الأساليب المتاحة إلى أربع مجموعات،من78، هي: 1) باستخدام الليزر أو شعاع الإلكترون للكسوة في عملية تغذية الأسلاك، 2) تلبد نظم استخدام الليزر أو شعاع الإلكترون، ذوبان 3) بشكل انتقائي باستخدام مسحوق شعاع الليزر أو إلكترون (مسحوق سرير الانصهار)، و 4) binder النفث العملية فيها، عادة، رأس طباعة بنفث حبر يتحرك على الركازة مسحوق ويوزع عامل ملزم.
اعتماداً على هذه العملية، سوف يحمل العينات المصنعة كل الخصائص السطحية والهيكلية المختلفة7. هذه خصائص مختلفة سيتعين النظر في بذل المزيد من الجهود زيادة فونكتيوناليزي الأجزاء المطبوعة (مثلاً، باختلاق أجهزة الاستشعار على الأسطح).
على النقيض من 3D الطباعة، عمليات الطباعة لتحقيق مثل هذا الروغان (مثلاً.، الشاشة والطباعة النافثة للحبر) غطاء تقتصر مرتفعات الكائن من أقل من 100 نانومتر9 يصل إلى عدد قليل ميكرومتر وهي، وبالتالي، كثيرا ما يشار إليها أيضا د 2.5-الطباعة. وبدلاً من ذلك، كانت الحلول المستندة إلى الليزر للزخرفة ذات الدقة العالية أيضا المقترح10،11. استعراض شامل لعمليات الطباعة، تذوب حرارياً تتوقف درجة الحرارة من جسيمات نانوية، وتعطي الطلبات كو12.
على الرغم من أن شاشة الطباعة بشكل جيد في الأدب13،14، الطباعة النافثة للحبر يوفر إمكانية رفع مستوى محسنة، مشفوعة قرار زيادة لطباعة أصغر ميزة الأحجام. وباﻹضافة إلى ذلك، أسلوب طباعة الرقمية، noncontact مما يتيح مرونة ترسب المواد الفنية في ثلاثية الأبعاد. ونتيجة لذلك، يركز عملنا على الطباعة النافثة للحبر.
فعلا استخدمت تكنولوجيا الطباعة النافثة للحبر في تصنيع أقطاب الاستشعار عن المعادن (الفضة، الذهب، البلاتين، إلخ). وتشمل مجالات تطبيق قياس درجة الحرارة15،16، والضغط وسلالة الاستشعار عن17،،من1819، وبيوسينسينج،من2021، فضلا عن غاز أو بخار تحليل22،،من2324. علاج من هذه الهياكل المطبوعة مع تمديد الارتفاع محدودة يمكن القيام به باستخدام تقنيات مختلفة، استناداً إلى الحرارية25، الموجات الدقيقة26، الكهربائية27،28من الليزر، والضوئية المبادئ29 .
المعالجة الضوئية لهياكل طباعة نفث الحبر يسمح للباحثين استخدام أحبار ذات الطاقة العالية، ويمكن علاجها، وموصلة على ركائز مع مقاومة درجات الحرارة المنخفضة. استغلال هذا الظرف، مزيج 2.5 يمكن أن تستخدم عمليات مد و 3D الطباعة لاختلاق نماذج مرنة للغاية في مجال التغليف الذكية30،،من3132 والاستشعار الذكي.
موصلية الركازات المعدنية طباعة 3D الاهتمام بقطاع الطيران، وكذلك في القطاع الطبي. أنه ليس مجرد تحسين استقرار بعض الأجزاء الميكانيكية ولكن مفيد بالقرب من الميدان فضلا عن استشعار سعوية. يوفر سكن معدنية طباعة 3D إضافية التدريع/حراسة من أجهزة الاستشعار الأمامية نظراً لأنها يمكن أن تكون مرتبطة كهربائياً.
والهدف اختﻻق أجهزة باستخدام تكنولوجيا صباحا. وينبغي أن توفر هذه الأجهزة بدقة عالية بما فيه الكفاية في قياس يعملون ل (غالباً في الصغر أو النانو)، وفي الوقت نفسه، أن تفي بمعايير عالية فيما يتعلق بالموثوقية والجودة.
فقد ثبت أن التكنولوجيا صباحا يقدم المستخدم مع ما يكفي من المرونة اختﻻق تصاميم الأمثل33،34 التي تحسين قياس الجودة الشاملة التي يمكن تحقيقها. بالإضافة إلى ذلك، قدمت مجموعة من البوليمرات والطباعة النافثة للحبر طبقة واحدة في البحوث السابقة35،36،،من3738.
في هذا العمل، يتم توسيع الدراسات المتاحة، ويرد استعراض حول الخصائص الفيزيائية لركائز صباحا، مع تركيز على المعادن، ومدى توافقها مع الطباعة النافثة للحبر متعددة الطبقات والمعالجة الضوئية. وتقدم تصميم مثالي لفائف متعدد الطبقات في التكميلية الرقم 1. وتستخدم النتائج لتقديم استراتيجيات للطباعة النافثة للحبر لهياكل أجهزة الاستشعار متعدد الطبقات على ركائز معدنية صباحا.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تنبيه: قبل استخدام أحبار المدروس والمواد اللاصقة، يرجى استشارة صحائف بيانات السلامة المادية ذات الصلة (MSDS). حبر نانوحبيبات العاملين والمواد اللاصقة قد تكون سامة أو مسرطنة، تعتمد على حشو. الرجاء استخدام جميع ممارسات السلامة المناسبة عند إجراء الطباعة النافثة للحبر أو إعداد العينات والتأكد من ارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة (نظارات السلامة، قفازات، معطف مختبر، وكامل طول السراويل، أحذية أغلقت تو).
ملاحظة: يمكن أن يكون مؤقتاً على البروتوكول بعد أي خطوة باستثناء الخطوات 6.3-6.6 والخطوات 9.2-9.5.
1-إعداد طباعة 3D ركائز
- إعداد رسومات التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD)، ومن الناحية المثالية استخدام تنسيق الملف.stl المجسمة.
ملاحظة: التصاميم المستخدمة يوضح التكميلية الرقم 2 و التكميلية الرقم 3. - اختر العملية صباحا استناداً إلى خصائص المواد المطلوبة من قبل التطبيق الهدف (انظر الجدول 1 للقيود العملية كل منهما).
ملاحظة: في هذا العمل، قمنا باستخدام عينات مصنوعة من النحاس 3D المطبوعة، فضلا عن طباعة 3D السيراميك. - اختﻻق الركيزة النحاس عن طريق الطباعة 3D مع الشمع والشمع المفقود الصب39.
- اختﻻق السيراميك الركيزة التي تستند إلى الطباعة الحجرية السيراميك صناعة التكنولوجيا (LCM)40 (انظر 1 الفيديو).
- اختﻻق الركيزة acrylate استخدام طابعة 3D البوليمرات عالية الدقة37 وإزالة الشمع الداعمة من الجزء المطبوع.
- وضع الجزء المطبوع داخل فرن عند 65 درجة مئوية ح 1 لإذابة الشمع الداعمة.
- بعد إزالة الجزء المطبوع من الفرن، وضعها داخل حمام زيت بالموجات فوق الصوتية عند 65 درجة مئوية لإزالة الشمع من الثقوب والفتحات الصغيرة، إلخ
- تنظيف ركائز استخدام ممسحة ترطب مع الأسيتون، كما الشوائب السطحية ممكن يؤثر بشكل كبير نوعية الطباعة النافثة للحبر لاحقاً.
ملاحظة: يمكن أن يتم إعداد ركائز صباحا باستخدام عمليات ومعدات مختلفة. اعتماداً على استراتيجية التصنيع، قد تختلف الخصائص السطحية والجملة كذلك. ولذلك، من المهم للسيطرة على هذه الخصائص باستخدام تقنيات التفتيش أوصى لاحقاً (انظر، على سبيل المثال، المادة 4 من هذا البروتوكول).
2-تلفيق من اتصال وصلتي
ملاحظة: اتصال وصلتي التلفيق يختلف تبعاً للنوع (موصل/نونكوندوكتيفي) الركيزة.
- اصطناع اتصال وصلتي على ركائز (السيراميك) نونكوندوكتيفي.
- الاستغناء عن لاصقة موصلة يمكن الشفاء منها درجة الحرارة منخفضة مع ميكروديسبينسير ضغط الوقت شنت على محطة ميكرواسيمبلي في vias المناسبة للأجزاء المطبوعة.
- إجازة ملفقة اتصال وصلتي لتجف لمدة 10 دقيقة في 23 درجة مئوية ومع الضغوط المحيطة.
ملاحظة: للركيزة السيراميك، اتصال وصلتي يمكن أن تكون ملفقة أيضا استخدام لصق اللحام وعلاج ارتفاع درجة الحرارة.
- اصطناع اتصال وصلتي على ركائز موصلة.
- الاستغناء عن الحبر العزل في جميع أنحاء vias ' (ثقوب/ثقوب في الركيزة) محيط عبر ميكروديسبينسير ضغط الوقت.
- إجراء المعالجة الضوئية باستخدام الضوء النبضي المكثف كما اقترح مورد الحبر.
- فتح العلبة معدات المعالجة الضوئية التي تحتوي على الجدول الركازة.
- نقل العينة النحاس إلى الجدول الركيزة لمعدات المعالجة الضوئية وإصلاحه باستخدام تركيبات المغناطيسية المتوفرة.
- ضبط ارتفاع الجدول الركيزة للمعدات لنقل العينة إلى الطائرة التركيز من معدات التجفيف.
- إغلاق علبة الورق وضبط التشكيل الجانبي لعلاج كما أوصت بالموردة المواد للمواد المطبوعة في واجهة البرنامج للمعدات واضغط على الزر ابدأ.
- ملء عن طريق لصق مع درجات الحرارة المنخفضة علاج موصلة (جدول المواد).
ملاحظة: بشكل عام، من الممكن استخدام جميع أشكال مكون واحد، وعلى أساس الإيبوكسي من المواد اللاصقة موصلة ودرجة حرارة تنشيط. - اتصال وصلتي ملفقة الجافة لمدة 10 دقائق في 23 درجة مئوية.
3-إعداد نظام الطباعة النافثة للحبر
- تنظيف/تطهير فوهات رؤوس الطباعة مع إزالة الإعداد في برنامج الطابعة، واستخدام هذه المادة الكيميائية المناسبة للحبر كل منها: استخدام الايزوبروبانول لعزل الأحبار؛ استخدام تريثيليني غليكول مونوميثيل الاثير للحبر موصلة. إزالة الفتحات بالضغط على الزر إزالة في واجهة البرنامج للطابعة حتى الحل الذي طرد من الفتحات الخاصة بكل منها من الواضح.
ملاحظة: كمية المواد الكيميائية اللازمة يعتمد على الطابعة، الفوهات، والمواد الكيميائية. واستخدمت في هذه التجربة، ما يقرب من 2 مل. - التعبئة حاويات الحبر مع ما يقرب من 1.5 مل من جسيمات نانوية فضية الحبر مع 50 تحميل معدنية wt.% وعلى حجم جسيمات متوسط من 110 شمال البحر الأبيض المتوسط باستخدام المحاقن، على سبيل المثال، مع 3 مل للبرميل الواحد، وقفل اللوير ز 18 الاستغناء عن إبرة.
- استخدم أحد رؤوس الطباعة لطائرة الحبر بالضغط على زر بدء الرأس في واجهة البرنامج الخاص بالطابعة.
- استخدام التشكيل الجانبي النفث مضبوطة مسبقاً للطابعة النفث الحبر موصلة.
- تحريك رأس الطباعة بموقف دروبفيو باستخدام خيار الذهاب إلى موقف دروبفيو في واجهة برنامج الطابعة ومراقبة النفث الحبر.
- تغيير معالم الشخصية الجهد الذي هو مسبقاً لرأس الطباعة ودرجة حرارة رأس الطباعة من أجل ضبط سرعة الإفلات، والشكل والحجم. ضبط الضغط الحبر لتجنب أي إراقة الحبر والحد من تشكيل قطرات الأقمار الصناعية.
ملاحظة: لنظام الطباعة المستخدمة في هذا البروتوكول، تم تعيين أقصى الجهد النفث التشغيلية إلى 40 الخامس وملف تعريف نفث المايكروثانيه 1 ارتفاع/انخفاض الوقت مع 10-14 المايكروثانيه عقد كان يستخدم الوقت. وكان متدفق الحبر الفضي عند 45 درجة مئوية. ضغط الحبر الأمثل يعتمد على مستوى الحبر. وقد الجهد في التشكيل الجانبي للجهد زيادة أو خفض تبعاً للدولة (مثلاً، ودرجة الحرارة، واللزوجة) الحبر ودرجة الحرارة الحالية من الرأس، فضلا عن حالة رأس الطباعة المستخدمة. لتحقيق النفث السليم، نوصي بتغيير الجهد التصاعدي في خطوات صغيرة 1 V. إذا لم يكن هناك أي تحسن في الشكل قطره، الحد من الجهد في خطوات صغيرة 1 ضد اتباع هذا الإجراء حتى يتحقق إسقاط مستقرة.
- ضبط معلمات الطباعة للحبر العزل بنفس الطريقة كما فعلت للحبر الفضي.
- استخدام آخر رأس الطباعة إلى جت بالمواد العازلة للكهرباء المنخفضة-ك، الذي خليط مونومرات acrylate من نوع.
ملاحظة: مرة أخرى، جهد نفث تشغيلية 40 الخامس ووقت ارتفاع/انخفاض المايكروثانيه 1 مع المايكروثانيه 8 عقد تم استخدام الوقت في هذا البروتوكول. ويمكن أن يكون متدفق الحبر عازل عند 50 درجة مئوية. ضغط الحبر الأمثل يعتمد على مستوى الحبر الفعلية. وبصفة عامة، المعلمات المستخدمة عالية تعتمد على خصائص الحبر، وكذلك من الركازة أو الطبقة التي ينبغي أن تطبع. أثناء عملية التصنيع، قد يكون معلمات الطباعة يمكن تعديلها بشكل حيوي. يرجى الرجوع إلى دليل المستخدم لنظام الطباعة على كيفية ضبط معلمات الطابعة بشكل صحيح.
- استخدام آخر رأس الطباعة إلى جت بالمواد العازلة للكهرباء المنخفضة-ك، الذي خليط مونومرات acrylate من نوع.
4-التفتيش على الخصائص السطحية من ركائز كل منهما برينتابيليتي وتعديل معلمات الطابعة للطبقة الأولى
- إجراء القياسات بروفيلوميتير لتحديد خشونة السطح.
- وضع العينة في الجدول الركازة (المرحلة) من بروفيلوميتير.
- إذا كان المخزن لا، الوطن مرحلة استخدام زر الصفحة الرئيسية في واجهة البرنامج.
- اختر القرار الخاصة بكل منها والمنطقة التي تم تعيينها في واجهة البرنامج.
- وضع الرأس القياس في الانطلاق وبدء القياس استخدام الخيار هرول زر التشغيل في واجهة البرنامج.
- بعد الانتهاء من القياس تحقق النتيجة للاتساق (مثلاً، هي مرتفعات أظهرت معقول لعدد الطبقات المطبوعة) وحفظ البيانات.
- القيام بعمليات التفتيش ووزارة شؤون المرأة وفقا لدليل المستخدم لتحليل نوعية السطح.
- إجراء قياسات زاوية الاتصال كما هو موضح في دليل المستخدم لمحطة وزارة شؤون المرأة لتحديد خصائص ويتابيليتي.
- إصلاح الركيزة على الركازة الجدول باستخدام شريط لاصق ومارك موقفها على نحو ملائم.
- ضبط فوهة ومعلمات الطباعة في إعدادات واجهة البرنامج عن طريق تحرير خصائص رأس الطباعة في واجهة البرنامج الخاص بالطابعة.
- مرة أخرى، نقل رأس الطباعة إلى موقف دروبفيو باستخدام خيار الذهاب إلى موقف دروبفيو في واجهة البرنامج الخاص بالطابعة ومراقبة النفث الحبر. إذا لزم الأمر، قم بتعديل معالم الطباعة الأمثل النفث.
- اختر فوهة الذي يقذف قطرات محددة تحديداً جيدا ومتجانسة من حبر للطباعة.
- قم بإدخال عدد الفوهة المختارة في تفضيلات الطابعة.
- إجراء اختبارات حجم قطره لتحديد حجم قطره واحدة مطبوعة على الركيزة الخاصة بكل منها.
- طباعة نقش قطره، استخدام تكوين طابعة معروفة.
- تحديد حجم قطره يتحقق باستخدام مجهر معايرة أو نظام الكاميرا يحمل في ثناياه عوامل للطابعة.
- التأكد من أن القرار الطباعة المستخدمة في وقت لاحق مناسب لترطيب الحبر الملحوظ اختﻻق سطح متجانسة والمغلقة (مثلاً، اختر دقة طباعة من 900 1,000 نقطة في البوصة لحجم قطره من 40-50 ميكرومتر).
- إجراء تحليل التعزيز (جدول المواد)، وفقا لتعليمات الشركة المصنعة، التأكد من تجانس جل كافية لركائز موصلة.
5-علاج التعديلات المعلمة للطبقة الأولى
- طباعة هياكل متعددة، باستخدام طبقة من الحبر المستخدم للجهاز الطبقة الأولى، على ركيزة وهمية (أي، عينة من نفس المواد التي يمكن التخلص منها في وقت لاحق وهي تستخدم لأغراض الاختبار فقط).
- استخدام المعالجة الحرارية في فرن في 130 درجة مئوية مدة 30 دقيقة على الأقل في الضغط المحيط لأنماط الفضة موصلة المطبوعة على الركازة سيراميك.
ملاحظة: تبعاً لحجم العينة، استخدم جراب عقد العينة داخل الفرن. - استخدام المعالجة الضوئية للحبر العازلة في الركيزة المعدنية.
- فتح العلبة معدات المعالجة الضوئية التي تحتوي على الجدول الركازة.
- نقل العينة إلى الجدول الركيزة لمعدات المعالجة الضوئية وإصلاحه وفقا لذلك (باستخدام، على سبيل المثال، قدمت التركيبات المغناطيسية).
- ضبط ارتفاع الجدول الركيزة للمعدات، استخدام المغزل الجدول لنقل العينة إلى الطائرة التركيز من معدات التجفيف.
- إغلاق علبة الورق وضبط التشكيل الجانبي لعلاج كما أوصت بالمورد للمواد المطبوعة في واجهة البرنامج للمعدات واضغط على الزر ابدأ.
- التحكم في تجانس سطح استخدام مجهر نوعيا وكمياً باستخدام بروفيلوميتير.
- وضع العينة في الجدول الركازة (المرحلة) من بروفيلوميتير.
- إذا كان المخزن لا، الوطن مرحلة استخدام الزر كل منهما في البرنامج.
- اختر القرار الخاصة بكل منها والمنطقة التي ينبغي تعيينها.
- وضع الرأس القياس في الانطلاق وبدء القياس.
- بعد الانتهاء من القياس تحقق النتيجة للاتساق وحفظ البيانات.
- كرر الضوئية أو اعتمدت إجراءات المعالجة الحرارية باستخدام معلمات علاج إذا لزم الأمر.
- زيادة الطاقة الضوئية المستخدمة في خطوات صغيرة، على سبيل المثال، 5 الخامس في واجهة البرنامج معدات المعالجة الضوئية إذا كانت المقاومة حققت عالية جداً. انخفاض الطاقة المستخدمة إذا كانت العينة يظهر علامات حرق.
- ضبط المعلمات المعدات لعلاج من الطبقة الأولى الجهاز الوظيفي حيث أن التوصل موصلية كافية للتطبيق في متناول اليد، ولكن يحدث لا حرق هيكل المطبوع.
6-حبر الطباعة وعلاج طبقة الجهاز الأول
- إصلاح الركيزة على الركازة الجدول باستخدام شريط لاصق ومارك موقفها على نحو ملائم.
- كما الطبقة الأولى موصل، للركيزة نوع السيراميك وأكريلاتي، استخدام تدفئة الجدول الركازة 60 درجة مئوية.
ملاحظة: يجب أن لا يتجاوز درجة الحرارة درجة حرارة مما قد يؤثر على الركيزة الخاصة بكل منها (مثلاً، أكريلاتي تتسامح فقط تصل إلى 65 درجة مئوية). يمكن أن يتم هذا التعديل في إعدادات الطابعة. - ضبط فوهة ومعلمات الطباعة في إعدادات واجهة البرنامج.
- تحريك رأس الطباعة دروبفيو الموقف ومراقبة النفث الحبر.
- اختر فوهة الذي يقذف قطرات محددة تحديداً جيدا ومتجانسة من حبر للطباعة.
- قم بإدخال عدد الفوهة المختارة في تفضيلات الطابعة.
- ضبط دقة المستخدمة في رأس الطباعة بإيداع طبقة متجانسة من الحبر وفقا لخصائص الركازة سبق تحديدها: لركائز منخفضة-ويتابيليتي، على سبيل المثال، زاوية الاتصال الكبيرة وقطره صغيرة الحجم زيادة الطباعة القرار. تخفيض الدقة لركائز ويتابيليتي عالية.
ملاحظة: يمكن أن يتم تعديل المعلمات الطباعة في إعدادات الطابعة. - حدد نقطة مرجعية مناسبة النمط الطباعة وتخزين إحداثياتها.
- تحميل ملف الرسم (.svg) ناقلات قابلة كل منهما، وتحديد القرار المناسب والحجم، تعتمد على النمط المطلوب وأبعاد الركيزة في برنامج الطابعة.
- إجراء الطباعة. كرر طباعة طبقة واحدة من الحبر إلى تجانس الطباعة غير مرضية.
- التحكم في تجانس طبقة المطبوعة باستخدام مجهر معايرة أو استخدام نظام الكاميرا يحمل في ثناياه عوامل للطابعة.
- تحريك الكاميرا للطابعة إلى موضع الطباعة ومراقبة جودة الطباعة في واجهة البرنامج الخاص بالطابعة.
- علاج الطبقة الأولى باستخدام المعلمات المحددة في المادة 5 من هذا البروتوكول.
- للفضة الحبر على الركازة بوليمر (أكريلاتي، إحباط)، استخدم 1 نبضة في 250 الخامس مع كمية أقل من الطاقة (525 مللي جول/سم2).
- للفضة الحبر على الركازة سيراميك، استخدام الحرارة علاج في فرن كما أوصى بالحبر (مثلاً، 130 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة).
- علاج الحبر عازل المطبوعة في 200 الخامس مع 1 ms البقول وكرر البقول 8 x في تواتر 1 هرتز.
ملاحظة: الأطياف الضوء المنبعثة المستخدمة في المعالجة الضوئية واسع جداً (الترا فيوليت – قرب-الأشعة تحت الحمراء [الأشعة فوق البنفسجية-نير]). لا يزال، كمية الأشعة فوق البنفسجية كافية للشروع في فوتوبوليميريزيشن وعلاج طبقة عازلة.
7-التفتيش على الخصائص السطحية من ركائز كل منهما برينتابيليتي وتعديل معلمات الطابعة للطبقات اللاحقة
ملاحظة: يرجى الرجوع إلى أدلة المستخدم من معدات القياس لإجراء قياسات بروفيلوميتير والفحوصات الفحص المجهري.
- إجراء القياسات بروفيلوميتير لتحديد خشونة وسماكة طبقة المطبوعة.
- وضع العينة على جدول الركيزة بروفيلوميتير.
- إذا كان المخزن لا، الوطن مرحلة استخدام الزر كل منهما في البرنامج.
- اختر القرار كل منهما والمجال الذي يحتاج ليتم تعيينها.
- وضع الرأس القياس في الانطلاق وبدء القياس.
- بعد الانتهاء من القياس تحقق النتيجة للاتساق وحفظ البيانات.
- إجراء قياسات زاوية الاتصال لتحديد خصائص ويتابيليتي.
ملاحظة: الرجوع إلى دليل المستخدم لمعدات القياس في متناول اليد على كيفية إجراء قياسات زاوية الاتصال بشكل صحيح. - إجراء اختبارات حجم قطره لتحديد حجم قطره واحدة مطبوعة على الركيزة الخاصة بكل منها.
- طباعة نقش انخفاض استخدام تكوين طابعة معروفة.
- تحديد حجم قطره يتحقق باستخدام مجهر معايرة أو نظام التفتيش يحمل في ثناياه عوامل للطابعة.
- ضبط دقة المستخدمة في رأس الطباعة لتحقيق طبقة متجانسة من الحبر: لركائز منخفضة-ويتابيليتي، على سبيل المثال، زاوية الاتصال الكبيرة وقطره صغيرة الحجم زيادة دقة الطباعة. تخفيض الدقة لركائز ويتابيليتي عالية.
- التحكم بالخصائص الكهربائية من الطبقة الأولى: لطبقة أولى موصلة، استخدام المسبار أربع نقاط لتحديد الموصلية المحققة.
- وضع العينة في الجدول الركازة.
- أقل رئيس القياس على المسار موصلة، مع التأكد من أن التحقيق قد الاتصال الجيد مع هيكل المطبوع، يتم تحليلها.
- لطبقة أولى عازلة، تأكد من السطح يغطي المتجانس المحصل أدناه. استخدام مجهر لتأكيد. تحقق من خصائص العزل استخدام متعدد.
8-علاج التعديلات المعلمة للطبقات اللاحقة
- طباعة هياكل متعددة، باستخدام طبقة من الحبر المستخدم لطبقة الجهاز القادم، على الركازة وهمية مع طبقة سابقة تعادل.
- استخدام المعالجة الضوئية فقط لكل ركائز.
- بعد المعالجة، التحكم في خصائص الطبقة المطبوعة الكهربائية والهيكلية: لتحديد ما إذا كانت الموصلية كافية، استخدم قياس تحقيق أربع نقاط.
- التحكم في تجانس سطح استخدام مجهر نوعيا وكمياً باستخدام في بروفيلوميتير.
- كرر إجراءات المعالجة الضوئية إذا لزم الأمر.
- ضبط المعلمات المعدات لعلاج من طبقة الأجهزة الفنية اللاحقة.
9-حبر الطباعة وعلاج من الطبقات اللاحقة الجهاز
- إصلاح الركيزة في الجدول الركازة على نحو ملائم في موقف ملحوظ سابقا.
- ضبط معلمات فوهة والطباعة كما هو محدد من الخطوة السابقة.
- حدد نقطة مرجعية مناسبة لطباعة النقش وتأكد من النقوش المطبوعة يتم محاذاتها جيدا مع بعضها البعض لضمان الأداء الوظيفي المناسب للجهاز بعد ذلك.
- تحميل الملف.svg كل منهما مع القرار المناسب والحجم.
- إجراء الطباعة. كرر طباعة طبقة واحدة من الحبر إلى تجانس الطباعة غير مرضية.
- التحكم في تجانس طبقة المطبوعة تحت مجهر (هنا، يستخدم نظام الكاميرا يحمل في ثناياه عوامل من الطابعة).
- استخدام المعالجة الضوئية فقط عن علاج من هذه الطبقة. استخدام المعلمات المحددة مسبقاً لطبقة عازلة أو طبقة موصلة على عازل.
- بعد المعالجة، التحكم في خصائص الطبقة المطبوعة الكهربائية والهيكلية: لتحديد ما إذا كان نطاق التوصيل طبقة موصلة مقبولة، استخدم متعدد.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
من الصور ووزارة شؤون المرأة هو مبين في الشكل 1، يمكن استخلاص استنتاجات بشأن برينتابيليتي على ركائز منها. أشرطة مقياس مختلفة بسبب نطاقات مختلفة لخشونة السطح. في الشكل 1a، تظهر على سطح الركازة النحاس، وهو اسلس بكثير. الشكل 1 ج، من ناحية أخرى، يظهر الفولاذ، ركيزة التي لا يمكن استخدامها للطباعة النافثة للحبر بسبب المسامية عالية، وزاوية الاتصال غير مستقرة (انظر أيضا الجدول 2). في الشكل 1 باء، تظهر صورة SEM من الركازة البرونزية، ويتضح في الشكل 1 دمن سطح العينة التيتانيوم.
وترد في الشكل 2 و الشكل 3، نتائج القياسات بروفيلوميتير. عمليات التقييم هذه ضرورية لتحديد خشونة السطح من ركائز كل منهما. ركازات المعادن مع خشونة تفوق ~ 1 ميكرومتر (الألومنيوم والتيتانيوم والفولاذ) غير قابل للاستخدام للطباعة النافثة للحبر، الحبر يميل إلى أن يكون استيعاب سبب المسامية عالية، وذلك، يحول دون تصنيع طبقات متجانسة واستنساخه الهياكل. الركيزة السيراميك المستندة إلى شركة ألومينا خشونة قابلة لمقارنة، ولكن سبب عملية تصنيع مختلفة، لا يحمل هذه مسامية سطحية عالية و، وهكذا، يمكن استخدام.
انخفاض حجم الاختبارات، مثل المصور نوعيا في الشكل 4 ، وتجمع كمياً في الجدول 3، إعطاء حجم قطره قابلة للتحقيق، ومن ثم أيضا خصائص ويتابيليتي للجمع بين الركيزة والحبر الخاصة بكل منها. تشكل ركائز فيها لا قطرات متميزة أما قد ويتابيليتي صغيرة جداً (وهذا صحيح للمعادن صباحا مع خشونة سطح منخفضة)، أو أنهم مسامية جداً (وهذا صحيح بالنسبة للمعادن صباحا مع خشونة سطح ارتفاع [مثلاً، الرقم 4 د]). ويتضح في الشكل 4a، نتيجة الطباعة على البرونزية. يظهر الشكل 4b النحاس، ويبين الشكل 4 ج السيراميك، ويوضح الشكل 4 د نتيجة عينة الصلب.
وترد في الشكل 5، الصور المجهرية للنتائج بعد علاج من طبقة موصلة من العرض 1 مم على العزل الحبر. استناداً إلى هذه الصور، يمكن تقييم سلامة للطباعة. للحبر موصلة على النحاس (الشكل 5b)، يمكن تحقيق أفضل النتائج؛ هو دمرت تماما على المسار موصلة على الألومنيوم (الشكل 5 ألف)؛ المسارات الموصلة المطبوعة على ركازات السيراميك (الشكل 5 ج، د) سليمة، ولكن إظهار تنسل الأطراف. تنسل الأطراف سبب امتصاص الحرارة ضعيفة وانعكاس عالية لركائز. تخفيض جرعة علاج على ركائز هذه غلة المسارات الموصلة التي تحسنت الخصائص الكهربائية والهيكلية.
لتحديد ملامح الارتفاع ونوعية السطح المطبوع هياكل متعددة الطبقات، جمعت ملامح الارتفاع، وهي نتائج القياسات بروفيلوميتير،، على النحو المبين في الشكل 6 و الرقم 7، استخدام في بروفيلوميتير. من هذه الملامح الطول، يمكن تحديد تجانس السطحية من المسارات الموصلة (نعومة المنحنيات الزرقاء). بالإضافة إلى ذلك، يمكن التعرف على السطوح التي فقدت سلامتها الهيكلية (الألومنيوم والتيتانيوم) بتدرجات كبيرة في ملفاتهم الارتفاع.
تظهر التحليلات التعزيز مع النحاس (الشكل 8 أ) وبرونزية (8b الشكل) والتيتانيوم (الشكل 8 ج) والنحاس (الشكل 8 د) لتوضيح كافية من تجانس الجزء الأكبر من الركازات المعدنية صباحا. أشرطة مقياس تختلف هنا من أجل القبض على النحو الأمثل الخصائص الهيكلية يطبع متعدد الطبقات (النقص في التجانس والمسار موصلة، إلخ). هذا يضمن الموصلية الكهربائية كافية لركائز بحيث يمكن أن تستخدم للدروع في تطبيقات الاستشعار المغناطيسي والسعة. جمعت النتائج للمقاومة ورقة تحقق استخدام مجس أربع نقاط في الجدول 4. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن إجراء تقييم نوعي للطبقات المطبوعة. تتشكل هياكل الحبيبية بجسيمات نانوية علاجه وطبقة أدناه هو الحبر العازلة. في، على سبيل المثال، 8b الشكل، نرى نونهوموجينيتيس (الثقوب، تضمينات الجوية) في طبقات المطبوعة. وهذه نتيجة للغازي خلال المعالجة. يمكن أن تحدث الغازي عند جرعة علاج للحبر موصلة على العزل الحبر مرتفع جداً. هذا الأثر يؤثر سلبا على سلامة الهياكل المطبوعة، ويؤدي الإفراط الغازي إلى تدمير.
وترد في الشكل 9، نتائج القياسات. جمعت هذه النتائج باستخدام أحد المتظاهرين الذي يستخدم مبدأ الاستشعار بالسعة. ويوضح نعومة المنحنيات عالية الجودة قابلة للتحقيق على الرغم من أوجه القصور الهيكلية التي قد تنجم عن عمليات الطباعة.
رقم 1: صور ووزارة شؤون المرأة من الركازات المعدنية- هذه الصور تظهر () النحاس، (ب) البرونز والصلب (ج) والتيتانيوم (د). أخذوا في تكبير مختلفة كما يتضح من شريط مقياس في الزاوية اليمنى السفلي لكل صورة. وبناء على هذه الصور، يمكن تقييم تجانس السطحية. وقد تم تعديل هذا الرقم من فالير et al. 41- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: قياسات بروفيلوميتير من ركائز صباحا المعدني والسيراميك. وتحدد خشونة قيم R و آرس في نانومتر وفقا ISO 4287. للفضة، وهي القيم التي 689.39 شمال البحر الأبيض المتوسط و 788.06 شمال البحر الأبيض المتوسط، على التوالي؛ للألومنيوم، وهم 2151.19 شمال البحر الأبيض المتوسط و 2750.38 شمال البحر الأبيض المتوسط، على التوالي؛ لركائز (Al2O3) القائم على شركة ألومينا، وهم 1210.47 شمال البحر الأبيض المتوسط و 1737.6 شمال البحر الأبيض المتوسط، على التوالي؛ لركائز (زرو2) على أساس زركونيا، وهم 559.97 شمال البحر الأبيض المتوسط و 681.56 شمال البحر الأبيض المتوسط. الأغطية من نسيج سطح متباعدة على نطاق أوسع من الركازة. الأغطية هو المتبقي نسيج في-التجانس مع إزالة المكون خشونة. وقد تم تعديل هذا الرقم من فالير et al. 41- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: قياسات بروفيلوميتير من الركازات المعدنية- أن ص وقيمq R لركائز كل منهما، للنحاس، 414.2 شمال البحر الأبيض المتوسط و 494.49 شمال البحر الأبيض المتوسط، على التوالي؛ للتيتانيوم، 1099.86 1448.06، شمال البحر الأبيض المتوسط وشمال البحر الأبيض المتوسط، على التوالي؛ للنحاس، 307.63 358.92، شمال البحر الأبيض المتوسط وشمال البحر الأبيض المتوسط، على التوالي؛ للصلب، 1966.95 2238.78، شمال البحر الأبيض المتوسط وشمال البحر الأبيض المتوسط، على التوالي. وقد تم تعديل هذا الرقم من فالير et al. 41- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: انخفاض حجم الاختبارات لركائز المعدني والسيراميك. وتظهر هذه الصور () البرونز، النحاس (ب)، (ج) الصلب زرو2، و (د). قطرات متميزة يقاس هنا تتسم (حيثما أمكن) بالأسهم في الصورة الخاصة بكل منها. جمعت أحجام قطره مصممة في الجدول 3. وقد تم تعديل هذا الرقم من فالير et al. 41- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5: الصور المجهرية لموصلة الحبر المطبوعة على عازل والركيزة معدنية صباحا بعد المعالجة الضوئية- ركائز هي () الألومنيوم والنحاس (ب) (ج) Al2O3(د) زرو2. عرض هيكل موصلة في كل صورة هو w = 1 مم. سلامة هيكل موصلة على الألومنيوم دمرت تماما، بينما الهياكل على النحاس وال2س3 ، لا تزال سليمة. وقد تم تعديل هذا الرقم من فالير et al. 41- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 6: ملامح الارتفاع للمسارات الموصلة على عازل لركائز معدنية، تحدد باستخدام بروفيلوميتير- وقد تم تعديل هذا الرقم من فالير et al. 41- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 7: ملامح الارتفاع للمسارات الموصلة على الركازات المعدنية والسيراميك، مصممة بروفيلوميتير باستخدام. وقد تم تعديل هذا الرقم من فالير et al. 41- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 8: صور التعزيز الحبر موصلة على ركائز عازل والمعدنية- هذه الصور تظهر () النحاس والبرونز (ب) والتيتانيوم (ج) والنحاس (د). وقد تم تعديل هذا الرقم من فالير et al. 41- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 9: مؤامرة للقياس النتائج من جهاز معيد ملفقة اتباع المنهجية المقترحة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
| الحد الأدنى من التفاصيل/ مم |
الحد الأدنى من دقة/ فيتوريسيزي % |
عملية | |
| فضة | 0.25 | 5.00 | صب شمع 3D-الطباعة وخسر الشمع |
| تيتانيوم | 0.1 | 0.2 | توجيه الليزر المعدنية التكلس |
| الفولاذ | 0.35 | 2 إلى 3 | الربط الكيميائي & تلبد @ 1300 درجة مئوية |
| برونزية | 0.35 | 5.00 | صب شمع 3D-الطباعة وخسر الشمع |
| النحاس | 0.35 | 5.00 | صب شمع 3D-الطباعة وخسر الشمع |
| الألومنيوم | 0.25 | 0.2 | توجيه الليزر المعدنية التكلس |
| النحاس | 0.35 | 5.00 | صب شمع 3D-الطباعة وخسر الشمع |
| ال2س3 | 0.025-0.1 | 0.04 | LCM-التكنولوجيا |
| زرو2 | 0.025-0.1 | 0.04 | LCM-التكنولوجيا |
الجدول 1: عمليات الطباعة 3D القيود والتحمل. وقد تم تعديل هذا الجدول من فالير et al. 41.
| تيتانيوم | الفولاذ | برونزية | النحاس | النحاس | |
| ج /° | 85.9 | 71.15 | 100.3 | 100.03 | 88.54 |
| Σ | 7.27 | 17.64 | 3.17 | 2.25 | 6.84 |
الجدول 2: زوايا جهة الاتصال التي تم جمعها ج وعلى الانحراف المعياري σ أ في درجات. وقد تم تعديل هذا الجدول من فالير et al. 41.
| تيتانيوم | برونزية | النحاس | النحاس | ال2س3 | زرو2 | |
| دروبسيزي/ميكرومتر | 23.97 | 31.3 | 36.04 | 29.03 | 69 | 69.3 |
الجدول 3: تجمع قطره أقطار د د في ميكرومتر. وقد تم تعديل هذا الجدول من فالير et al. 41.
| r□ في mΩ/□ | تعليقات | |
| تيتانيوم | 3000 | |
| الفولاذ | 600 | |
| برونزية | 2000 | |
| النحاس | 300 | |
| الألومنيوم | 30000 | |
| النحاس | 180 | |
| ال2س3 | 150.00 | الطاقة المختلفة المستخدمة لعلاج الضوئية: 527 mJ/cm ² |
| زرو2 | 20.00 | مسار موصل أبلاتيد |
الجدول 4: جمع ورقة المقاومة r□ في mΩ/□. تتم الإشارة إلى ورقة المقاومة باستخدام مؤشر مربعة (□) معنى أوم كل متر مربع. هذا المصطلح يشير عموما إلى 2D-الهياكل، وهكذا، ويعني أيضا أن التدفق الحالي على طول طائرة الورقة. يمكن أن تكون المقاومة ورقة مضروبة في سمك الفيلم لإعطاء المقاومة الأكبر. وقد تم تعديل هذا الجدول من فالير et al. 41.
الفيديو 1: عملية LCM. يتم استخدام هذه العملية لاختلاق ركازات السيراميك (لقطات من باب المجاملة ليثوز). من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. (انقر بالزر الأيمن التحميل.)
التكميلية الرقم 1: مثال لتصميم متعدد الطبقات لفائف. اضغط هنا لتحميل هذا الرقم-
التكميلي رقم 2: مثال لرسومات التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD)، المستخدمة ل 3D-طباعة هياكل فائف متعدد الطبقات- اضغط هنا لتحميل هذا الرقم-
التكميلية رقم 3: مثال على رسومات التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD)، يستخدم 3D-الطباعة من أجهزة استشعار سعوية متعددة القطب. اضغط هنا لتحميل هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
ويتجلى وسيلة لافتعال هياكل أجهزة الاستشعار متعدد الطبقات على ركائز طباعة 3D وإحباط. المعادن صباحا، فضلا عن ركائز نوع ورقائق السيراميك و acrylate ترد لتكون مناسبة للطباعة النافثة للحبر متعددة الطبقات، كما يكفي الالتصاق بين الركيزة وطبقات مختلفة، فضلا عن القدرة على التوصيل أو عزل كل منها. وهذا يتضح من طبقات الطباعة من هياكل موصلة على مادة عازلة. وعلاوة على ذلك، أجريت بنجاح الطباعة وعلاج العمليات لكل الطبقات دون الإخلال ببعضها البعض.
استراتيجيات التصنيع المقدمة في هذا العمل حساسة للغاية للتفاعل بين مختلف المواد والخصائص السطحية. ونتيجة لذلك، إمكانية تكرار نتائج الخطوات التي يؤديها فيعتمد على عملية التصنيع الخاصة بكل منها. لإعداد المواد المستخدمة صباحا، فإنه يحتاج إلى اعتبار أن الخصائص السطحية والسائبة قد تختلف اختلافاً كبيرا تبعاً لأسلوب التصنيع (الشكل 1 و الجدول 2). لطباعة نفث الحبر، المعلمات المقترحة يجب أن تعدل بعناية إلى نظام الطباعة المستخدمة، فضلا عن43،،من42أحبار كل منها44. جيتابيليتي الأحبار نانوحبيبات Ag مختلفة قد تختلف إلى حد كبير، الصياغة. وهذا يعني أن المذيبات الحبر وبعض المواد المضافة إلى تحديد اللزوجة محددة، التوتر السطحي، ونقطة الغليان.
نقطة أخرى للنظر هو التكتل المواد الصلبة عند الحبر الإعمار أو غير المخزنة بشكل صحيح، التي يمكن أن تشوه نوعية النفث. بالإضافة إلى ذلك، إعداد محددة من رأس الطباعة نفسها أيضا حاسمة، لا سيما الأبعاد لفتح الفوهة. وهو يحدد معايير النفث الفعلية، مثل الجهد النفث، والموجي، ودرجة الحرارة setpoint، فضلا عن انخفاض حجم الناتج (الشكل 4 و الجدول 3). جدول الركازة ساخنة أيضا أثناء عملية الطباعة نفسها، قد زيادة درجة حرارة رأس الطباعة بسبب القرب المكاني، أسفر عن تدهور التغيير واحتمال سلوك الطباعة. ولذلك، من الأهمية بمكان لرصد درجة حرارة رأس الطباعة أثناء المعالجة.
العوامل الأخرى التي قد تؤثر على سلوك النفث أثناء الطباعة هو ضغط الحبر كما أنه قد يكون انخفض كما يخفض مستوى الحبر أثناء المعالجة. التلفيق اتصال وصلتي على الركازة موصلة هي ليست هينة، كما استلمت الطبقة العازلة لا بد أن يكون بسمك كاف لتجنب دوائر قصيرة، ولكن لا تزال بحاجة إلى ترك مساحة كافية للنموذج اتصال وصلتي باستخدام موصل لحام قم بلصق.
وعلاوة على ذلك، الالتصاق بين المواد الثلاث التي قد تكون مقبولة شكل مستقر vias. أثناء عملية التجفيف، التسامح درجة الحرارة طبقة عازلة تحتاج إلى أن تعتبر كذلك. ولذلك، استخدمت درجات الحرارة المنخفضة علاج جندي لصق لاتصال وصلتي كل منها. بعد طباعة الطبقات الوظيفية، أنها تحتاج إلى أن يشفي تؤتي المقاومة الورقة المطلوبة (الجدول 4). تلبد الحرارية طريقة ملائمة وفعالة لأنماط الفضة إذا كان الركيزة أو الطبقة الأساسية للتسامح بما فيه الكفاية ارتفاع درجة الحرارة45. هذه ليست الحال بالنسبة للطبقات العازلة، الذي هو السبب المعالجة الضوئية المستخدمة (الشكل 5). أثناء عملية المعالجة الضوئية، يتم نقل كمية كبيرة من الطاقة للعينة. ولذلك، من الأهمية بمكان لضمان أن يكون المجفف النقوش المطبوعة بما فيه الكفاية قبل عملية المعالجة ك، خلاف ذلك، قد تصل إلى نقطة الغليان المذيبات المتبقية وقد تدمر الطبقات المطبوعة نتيجة لتمدد السائل، وتشكيل فقاعات (الشكل 8).
وعلاوة على ذلك، تجفيف كافية ضروري لإنشاء طبقات من سمك متجانسة(الرقم 6 و الرقم 7). سمك متجانس ضروري للتطبيقات التي تستند إلى قياسات نانومتر، على سبيل المثال، يعمل مبدأ سعوية (الشكل 9). هنا، على مسافة موحدة من مسرى الاستشعار يمكن أن تؤثر تأثيراً كبيرا على نوعية46.
وعموما، يمكن القول بأن اختيار الأمثل المعلمات المعالجة الضوئية لطبقات الجهاز المعني عازل عامل حاسم: إذا أدخلت الطاقة ليس كافياً ويبقى الحبر موصلة أونسينتيريد والمقاومة ورقة مرتفع جداً أجهزة يكون كهربائياً الوظيفي؛ بإدخال الكثير من الطاقة، سوف تنتج الحرارة المفرطة في الفيلم، ونتيجة لذلك، يتم إتلاف الطريق الموصلة. الركيزة النحاس أسفرت عن نتيجة أفضل من حيث المقاومة الورقة (انظر الجدول 4)، وأيضا في تحقيق نوعية السطح وسلامة المسار المعدنية المطبوعة. قد يكون هذا بسبب خشونة السطح ما يجري الأقل بين ركائز تعتبر جميع. يمكن اعتبارها انعكاسية الركازة التأثير على نتيجة المعالجة الضوئية إلى حد كبير. وقد انعكاسية الركيزة الخاصة بكل منها النظر في المعالجة من أجل تحقيق نتيجة أمثل فيما يتعلق بنطاق المعالجة الضوئية التطبيقية والشخصية. هذا يجب أن تكون مكيفة لركائز فرادى ومجموعات الحبر.
في هذا العمل، اتضح مدى ملاءمة ركائز صباحا وإحباط للطباعة النافثة للحبر. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد خصائص المواد جنبا إلى جنب مع العوامل الأساسية لهذه العملية. وقدم استراتيجية لاختلاق نماذج استشعار العمل على إحباط وركائز معدنية والبوليمر صباحا. وأخيراً، تبين نوعية القياس يمكن تحقيقها استناداً إلى قياسات القيام به مع نظام متظاهر. وهذا النهج يشكل مساهمة هامة إلى الروغان الكهربائية المستقبلية السطوح والتسييج وغيرها من الهياكل التي كان غرض فقط ميكانيكية في تصميم العديد من الأجهزة حتى الآن.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
دعمت هذا العمل المذنب K1 أسيك النمساوية الذكية أنظمة التكامل مركز الأبحاث. مراكز المذنب-اختصاص للتكنولوجيات--برنامج ممتاز معتمد من قبل بمفيت وبموفو ومقاطعتي كارينثيا وستيريا الاتحادية.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| PiXDRO LP 50 | Meyer Burger AG | Inkjet-Printer with dual-head assembly. | |
| SM-128 Spectra S-class | Fujifilm Dimatix | Printheads with nozzle diameter of 50 µm, 50 pL calibrated dropsize and 800 dpi maximum resolution. | |
| DMC-11610/DMC-11601 | Fujifilm Dimatix | Disposable printheads with nozzle diameter 21.5 µm, 1 or 10 pL calibrated dropsize | |
| Sycris I50DM-119 | PV Nanocell | Conductive silver nanoparticle ink with 50 wt.% silver loading, with an average particle size of 120 nm, in triethylene glycol monomethyl ether. | |
| Solsys EMD6200 | SunChemical | Insulating, low-k dielectric ink which is a mixture of acrylate-type monomers. Viscosity is 7-9 cps. | |
| Dycotec DM-IN-7002-I | Dycotec | UV curable insulator, Surface Tension: 37.4 mN/m | |
| Dycotec DM-IN-7003C-I | Dycotec | UV curable insulator, Surface Tension: 29.7 mN/m | |
| Dycotec DM-IN-7003-I | Dycotec | UV curable insulator, Surface Tension: 31.4 mN/m | |
| Dycotec DM-IN-7004-I | Dycotec | UV curable insulator, Surface Tension: 27.9 mN/m | |
| Pulseforge 1200 | Novacentrix | Photonic curing/sintering equipment. | |
| DektatkXT | Bruker | Stylus Profiler with stylus tip of 12.5 µm diameter and constant force of 4 mg. | |
| C4S | Cascade Microtech | Four-point-probe measurement head. | |
| 2000 | Keithley | Multimeter to evaluate the measurements using the four-point-probe. | |
| Helios NanoLab600i | FEI | Focused Ion Beam analysis station which provides high-energy gallium ion milling. | |
| SeeSystem | Advex Instruments | Water contact angle measurement device. | |
| Projet 3500 HDMax | 3D Systems | Professional high-resolution polymer 3D-printer. See also (accessed Sep. 2018): https://www.3dsystems.com/sites/default/files/projet_3500_plastic_0115_usen_web.pdf | |
| Polytec PU 1000 | Polytec PT | Electrically conductive adhesive based on Polyurethane, available | |
| Microdispenser | Musashi | Needle for microdispensing. | |
| Micro-assembly station | Finetech | Equipment for assembly of, e.g., printed circuit boards (PCBs) and placing of chemicals (e.g. solder) and SMD parts. |
References
- ASTM International. Standards Worldwide. , Available from: https://www.astm.org/ (2012).
- Morris, M., et al. Mars Ice House: Using the Physics of Phase Change in 3D Printing a Habitat with H2O. AIAA SPACE Forum. , Long Beach, CA. (2016).
- Jacobs, P. F. Rapid Prototyping & Manufacturing: Fundamentals of StereoLithography. Society of Manufacturing Engineers. , (1992).
- Kief, C. J., et al. Printing Multi-Functionality: Additive Manufacturing for CubeSats. AIAA SPACE Forum. , San Diego, CA. (2014).
- Sing, S. L., An, J., Yeong, W. Y., Wiria, F. E. Laser and Electron-Beam Powder-Bed Additive Manufacturing of Metallic Implants: A Review on Processes, Materials and Designs. Journal of Orthopedic Research. 34 (3), 369-385 (2016).
- Garcia-Corso, M., Gonzalez, J. M., Vermeulen, J., Rossmann, C., Kranz, J. Additive Manufacturing Hot Bonded Inserts in Sandwich Structures. European Conference on Spacecraft Structures, Materials and Environmental Testing. , Toulouse, France. (2016).
- Murr, L. E., Johnson, W. L. 3D metal droplet printing development and advanced materials additive manufacturing. Journal of Materials Research and Technology. 6 (1), 77-89 (2017).
- Stavropoulos, P., Foteinopoulos, P. Modelling of additive manufacturing processes: a review and classification. Manufacturing Review. 5 (2), (2018).
- Le, D. D., Nguyen, T. N. N., Doan, D. C. T., Dang, T. M. D., Dang, M. C. Fabrication of interdigitated electrodes by inkjet printing technology for apllication in ammonia sensing. Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology. 7 (2), 1-7 (2016).
- Hong, S., Lee, H., Yeo, J., Hwan Ko,, S, Digital selective laser methods for nanomaterials: From synthesis to processing. Nano Today. 11, 547-564 (2016).
- Pan, H., et al. High-Troughput Near-Field Optical Nanoprocessing of Solution-Deposited Nanoparticles. Small. 6 (16), 1812-1821 (2010).
- Ko, H. S. Low temperature thermal engineering of nanoparticle ink for flexible electronics applications. Semiconductor Science and Technology. 31, (2016).
- Mattana, G., Briand, D. Recent Advances in Printed Sensors on Foil. Materials Today. 19 (2), 88-99 (2016).
- Sekine, T., et al. Fully Printed Wearable Vital Sensor for Human Pulse Rate Monitoring using Ferroelectric Polymer. Scientific Reports. 8, (2018).
- Molina-Lopez, F., Vásquez Quintero, A., Mattana, G., Briand, D., de Rooij, F. N. Large-Area Compatible Fabrication and Encaplsulation of Inkjet-Printed Humidity Sensors on Flexible Foils with Integrated Thermal Compensation. Journal of Micromechanics and Microengineering. 23 (2), (2013).
- Aliane, A., et al. Enhanced Printed Temperature Sensors on Flexible Substrates. Microelectronics Journal. 45 (12), 1612-1620 (2014).
- Narakathu, B. B., et al. A novel fully printed and flexible capacitive pressure sensor. IEEE Sensors. , Taipei, Taiwan. (2012).
- Zirkl, M., et al. PyzoFlex: a printed piezoelectric pressure sensing foil for human machine interfaces. Proceedings Volume 8831, Organic Field-Effect Transistors XII; and Organic Semiconductors in Sensors and Bioelectronics VI. SPIE Organic Photonics + Electronics. , San Diego. 883124 (2013).
- Manunza, I., Sulis, A., Bonfiglio, A. Pressure Sensing by Flexible, Organic, Field Effect Transistors. Applied Phyics Letters. 89 (14), (2006).
- Jensen, G. C., Krause, C. E., Sotzing, G. A., Rusling, J. F. Inkjet-Printed Gold Nanoparticle Electrochemical Arrays on Plastic. Application to Immunodetection of a Cancer Biomarker Protein. Physical Chemistry Chemical Physics. 13 (11), 4888-4894 (2011).
- Lesch, A., et al. Large Scale Inkjet-Printing of Carbon Nanotubes Electrodes for Antioxidant Assays in Blood Bags. Journal of Electroanalytical Chemistry. 717, 61-68 (2014).
- Sarfraz, J., et al. A Printed H2S Sensor with Electro-Optical Response. Sensors and Actuators B: Chemical. 191, 821-827 (2014).
- Sarfraz, J., et al. Printed Copper Acetate Based H2S Sensor on Paper Substrate. Sensors and Actuators B: Chemical. 173, 868-873 (2012).
- Huang, L., et al. A Novel Paper-Based Flexible Ammonia Gas Sensor via Silver and SWNT-PABS Inkjet Printing. SWNT-PABS Inkjet Printing. Sensors and Actuators B: Chemical. 197, 308-313 (2014).
- Kamyshny, A., Steinke, J., Magdassi, S. Metal-based inkjet inks for printed electronics. Open Applied Physics Journal. 4, 19-36 (2011).
- Perelaer, J., de Gans, B. J., Schubert, U. S. Ink-jet Printing and Microwave Sintering of Conductive Silver Tracks. Advanced Materials. 18, 2101-2104 (2006).
- Hummelgard, M., Zhang, R., Nilsson, H. -E., Olin, H. Electrical sintering of silver nanoparticle ink studied by in situ TEM probing. PLoS One. 6, (2011).
- Kumpulainen, T., et al. Low temperature nanoparticle sintering with continuous wave and pulse lasers. Optics and Laser Technology. 43, 570-576 (2011).
- Schröder, K., McCool, S., Furlan, W. Broadcast Photonic Curing of Metallic Nanoparticle Films. Technical Proceedings of the 2006 NSTI Nanotechnology Conference and Trade Show. 3, 198-201 (2006).
- Lopes, A. J., Lee, I. H., MacDonald, E., Quintana, R., Wicker, R. Laser Curing of Silver-Based Conductive Inks for In-Situ 3D Structural Electronics Fabrication in Stereolithography. Journal Materials Processing Technology. 214 (9), 1935-1945 (2014).
- Faller, L. -M., Mitterer, T., Leitzke, J. P., Zangl, H. Design and Evaluation of a Fast, High-Resolution Sensor Evaluation Platform Applied to MEMS Position Sensing. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 67 (5), 1014-1027 (2018).
- Faller, L. -M., Zangl, H. Feasibility Considerations on an Inkjet-Printed Capacitive Position Sensor for Electrostatically Actuated Resonant MEMS-Mirror Systems. Journal of Microelectromechanical Systems. 26 (3), 559-568 (2017).
- Faller, L. -M., Zangl, H. Robust design of an inkjet-printed capacitive sensor for position tracking of a MOEMS-mirror in a Michelson interferometer setup. Proceedings of SPIE 10246, Smart Sensors, Actuators, and MEMS VIII. , Barcelona, Spain. 1024611 (2017).
- Faller, L. -M., Zangl, H. Robust design of a 3D- and inkjet-printed capacitive force/pressure sensor. 2016 17th International Conference on Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems (EuroSimE). , IEEE. Montpellier, France. (2016).
- Mühlberger, M., et al. Digital Printing on 3D Printed Surfaces. , Available from: http://www.addmanu.at/fileadmin/shares/addmanu/docs/PROFACTOR_mmuehl_digital_printing_on_3D_printed_surfaces.pdf (2016).
- Wang, P. -C., et al. The inkjet printing of catalyst Pd ink for selective metallization apply to product antenna on PC/ABS substrate. 2013 8th International Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology Conference (IMPACT). , IEEE. Taipei, Taiwan. (2013).
- Quintero, A. V., et al. Printing and encapsulation of electrical conductors on polylactic acid (PLA) for sensing applications. 2014 IEEE 27th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS). , IEEE. San Francisco, CA. (2014).
- Unnikrishnan, D., Kaddour, D., Tedjini, S., Bihar, E., Saadaoui, M. CPW-Fed Inkjet Printed UWB Antenna on ABS-PC for Integration in Molded Interconnect Devices Technology. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 14, 1125-1128 (2015).
- i.materialise. Lost Wax Printing & Casting. , https://i.materialise.com/en/3d-printing-technologies/lost-wax-printing-casting (2018).
- Lithoz. Lithoz' LCM-Technology. , http://www.lithoz.com/en/additive-manufacturing/lcm-technology (2018).
- Faller, L. -M., Krivec, M., Abram, A., Zangl, H. AM Metal Substrates for Inkjet-Printing of Smart Devices. Materials Characterization. , (2018).
- Hutchings, I. M., Martin, G. D. Introduction to Inkjet Printing for Manufacturing. Inkjet Technology for Digital Fabrication. Hutchings, I. M., Martin, G. D. , John Wiley & Sons Ltd. West Sussex, UK. 1-20 (2013).
- Baek, M. I., Hong, M. Equalization of Jetting Performance. Inkjet-Based Micromanufacturing. Korvink, J. G., Smith, P. J., Shin, D. -Y. , WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KG. Weinheim, Germany. 159-172 (2012).
- Zhang, T. Methods for Fabricating Printed Electronics with High Conductivity and High Resolution. , Electronic Thesis and Dissertation Repository. London, UK. (2014).
- Suganuma, K. Introduction to Printed Electronics. , Springer Science & Business Media. New York, NY. (2014).
- Baxter, L. K. Capacitive Sensors: Design and Applications. , John Wiley & Sons. (1997).
