Summary
Hier presenteren we een protocol voor de fabrikatie van inkjet-gedrukte gelaagde sensor structuren op additief vervaardigde substraten en folie.
Abstract
Een methode om te combineren additief substraten of folie vervaardigd en gelaagde inkjet afdrukken voor de fabrikatie van sensor apparaten wordt gepresenteerd. Eerste, drie substraten (acrylaat, keramiek en koper) worden bereid. Om te bepalen van de daaruit voortvloeiende materiële eigenschappen van deze substraten, zijn profilometer, contacthoek, Scannende Elektronen Microscoop (SEM) en gerichte ion beam (FIB) metingen gedaan. De haalbare afdrukresolutie en geschikte daling volume voor elke ondergrond, dan vindt u via de druppel grootte tests. Vervolgens zijn lagen van isolerende en geleidende inkt inkjet afgedrukt afwisselend om de doelgroep sensor structuren. Na elke stap afdrukken worden de respectieve lagen afzonderlijk behandeld door fotonische genezen. De parameters die worden gebruikt voor het genezen van elke laag worden aangepast afhankelijk van de gedrukte inkt, evenals op de oppervlakte-eigenschappen van het desbetreffende substraat. Bevestigen van de resulterende geleidbaarheid en bepalen de kwaliteit van het bedrukte oppervlak, worden vier-punt sonde en profilometer metingen gedaan. Tot slot worden een meting set-up en resultaten door zo'n all-gedrukte sensorsysteem weergegeven om aan te tonen van de haalbare kwaliteit.
Introduction
Additive manufacturing (AM) is gestandaardiseerd als een proces waarin materialen uitmaken van voorwerpen uit gegevens van het 3D-model te maken. Dit gebeurt meestal laag over laag en dus contrasteert met subtractieve fabricagetechnologieën, zoals halfgeleider productie. Synoniemen zijn 3D-printing, additive fabrication, additieve proces, additieve technieken, additive layer manufacturing, laag productie en vrije vorm fabricage. Deze synoniemen zijn door de Amerikaanse maatschappij van testen en materialen (ASTM)1 een unieke definitie te geven van de standaardisatie gereproduceerd. In de literatuur, is 3D-printing het proces waar de dikte van de afgedrukte objecten in het bereik van centimeter naar zelfs meter2is genoemd.
Meer gemeenschappelijke processen, zoals stereolithography3, het afdrukken van polymeren inschakelen, maar het 3D-printen van metaal is ook al commercieel beschikbaar. De AM van metalen is werkzaam in vele gebieden, zoals de automobiel-, lucht-en ruimtevaart4en medische5 sectoren. Een voordeel voor lucht-en ruimtevaart structuren is de mogelijkheid om af te drukken van lichtere apparaten via eenvoudige structurele veranderingen (bijvoorbeeldmet behulp van een honingraat ontwerp). Bijgevolg materialen met, bijvoorbeeld, meer mechanische sterkte, die een aanzienlijke hoeveelheid gewicht (b.v., titanium in plaats van aluminium)6anders zou toevoegen, kunnen worden ingezet.
Terwijl het 3D-printen van polymeren reeds goed ingeburgerd is, metalen 3D-printing is nog steeds een levendige onderzoeksonderwerp en allerlei processen zijn ontwikkeld voor het 3D-printen van metalen constructies. Kortom, de beschikbare methoden kunnen worden gecombineerd tot vier groepen7,8, namelijk 1) met behulp van een laser- of elektronenbundel voor gevelbekleding in een draad-gevoed proces, 2) sinteren systemen met behulp van een laser- of elektronenbundel, 3) selectief smelten poeder gebruiken een laser of electron beam (poeder bed fusion), en 4) een binder jetting proces waar, meestal een inkjet-printkop beweegt over een poeder substraat en uitdeelt bindmiddel.
Afhankelijk van het proces, zullen de respectieve vervaardigde monsters vertonen verschillende oppervlakte en structurele eigenschappen7. Deze verschillende eigenschappen moet worden beschouwd in de verdere inspanningen om te verder functionalize de afgedrukte delen (bijvoorbeeld, door het fabriceren van sensoren op hun oppervlakken).
In tegenstelling tot 3D-printing, verwerkt het afdrukken om een dergelijke functionalization (bv., scherm en inkjet printing) dekking alleen beperkt object hoogten van minder dan 100 nm9 tot enkele micrometers en zijn dus vaak ook wel aangeduid als 2.5 D-afdrukken. anderzijds laser gebaseerde oplossingen voor hoge resolutie patronen ook zijn voorgestelde10,11. Een uitgebreid overzicht van de afdrukken processen, de thermisch afhankelijke smelten temperatuur van nanodeeltjes, en de toepassingen wordt gegeven door Ko12.
Hoewel zeefdruk goed ingeburgerd in de literatuur13,14 is, biedt inkjet afdrukken een verbeterde upscaling mogelijkheden, samen met een verhoogde resolutie voor het afdrukken van kleinere functie. Naast dat is het een digitale, noncontact afdrukmethode waardoor de flexibele afzetting van functionele materialen op driedimensionale. Ons werk richt zich bijgevolg op inkjet afdrukken.
Inkjet printing technologie heeft al tewerkgesteld in de fabricage van sensing elektroden metaal (zilver, goud, platina, enz.). Toepassingsgebieden omvatten15,16van de meting van de temperatuur, druk en spanning sensing17,18,19, en biosensing20,21, evenals gas of damp analyse22,23,24. Het genezen van dergelijke afgedrukte structuren met beperkte hoogte verlenging kan worden gedaan met behulp van diverse technieken, op basis van thermische25, magnetron26, elektrische27, laser28, en fotonische29 beginselen.
Fotonische genezen voor inkjet-gedrukte structuren kan onderzoekers gebruik van hoog-energetische, genezen, geleidende inkt op substraten met een lage temperatuur weerstand. Exploitatie van deze omstandigheid, de combinatie van 2.5 kunnen D - en 3D-printing processen worden gebruikt om te fabriceren van zeer flexibele prototypes op het gebied van slimme verpakking30,31,32 en smart sensing.
De geleidbaarheid van 3D-gedrukte metalen substraten is van belang voor de ruimtevaartsector, alsmede voor de medische sector. Het verbetert niet alleen de mechanische stabiliteit van bepaalde delen maar is gunstig in de buurt van-veld, evenals de capacitieve sensing. Een 3D-gedrukte metalen behuizing geeft een extra afscherming/bewaking van de sensor van front-end omdat het elektrisch kan worden aangesloten.
Het doel is om apparaten met behulp van AM technologie fabriceren. Deze apparaten moeten een voldoende hoge resolutie bij de waardering die zij voor (vaak op micro- of nanoschaal) werkzaam zijn en, tegelijkertijd, moeten ze voldoen aan hoge normen met betrekking tot de betrouwbaarheid en kwaliteit.
Het is aangetoond dat AM technology de gebruiker met voldoende flexibiliteit presenteert te fabriceren geoptimaliseerde ontwerpen33,34 , die een verbetering van de algehele kwaliteit van de meting die kan worden bereikt. Daarnaast is de combinatie van polymeren en enkellaags inkjetdruk gepresenteerd in eerdere onderzoek35,36,,37,38.
In dit werk, beschikbare studies worden uitgebreid, en vindt u een review over de fysieke eigenschappen van AM substraten, met een focus op metalen, en hun compatibiliteit met gelaagde inkjetdruk en fotonische genezen. Een voorbeeldige gelaagde spoel ontwerp is in aanvullende figuur 1gegeven. De resultaten worden gebruikt voor het verstrekken van strategieën voor de inkjet-afdrukken van gelaagde sensor structuren op AM metalen ondergronden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Let op: Voordat u de weloverwogen inkten en lijmen, gelieve de relevante Material Safety Data Sheets (MSDS) raadplegen. De werknemer nanoparticle inkt en kleefstoffen kunnen giftig of kankerverwekkend, afhankelijk van de vuller. Gebruik van alle passende veiligheidspraktijken bij het uitvoeren van inkjet afdrukken of de bereiding van de monsters en zorg ervoor dat het dragen van geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, handschoenen, laboratoriumjas, full-length broek, gesloten-teen schoenen).
Opmerking: Het protocol kan worden onderbroken na elke stap behalve stappen 6.3-6.6 en stappen 9.2-9.5.
1. voorbereiding van de 3D-gedrukte substraten
- Computer aided design (CAD) tekeningen, ideaal met de bestandsindeling van Stereolithografie .stl voor te bereiden.
Opmerking: De gebruikte ontwerpen worden geïllustreerd in Figuur 2 van de gewijzigde en aanvullende figuur 3. - Kies de AM-proces op basis van de eigenschappen van het materiaal vereist door de doeltoepassing (Zie tabel 1 voor de respectieve proces beperkingen).
Opmerking: In dit werk gebruikten we voorbeelden gemaakt van 3D-gedrukte koper, evenals 3D-gedrukte keramiek. - De koperen substraat door 3D-printing met wax en verloren was gieten39fabriceren.
- De keramische coating fabriceren door litho gebaseerde keramische industrie (LCM) technologie40 (Zie Video 1).
- De acrylaat substraat met behulp van een 3D-printer met hoge resolutie polymeer37 fabriceren en de ondersteunende wax verwijderen uit het gedrukte deel.
- Plaatst u de gedrukte deel in een oven bij 65 ° C gedurende 1 h te smelten de ondersteunende was.
- Na het verwijderen van het gedrukte deel uit de oven, plaatst u het in een ultrasone oliebad bij 65 ° C tot het verwijderen van de wax uit gaten, kleine openingen, enz.
- Reinig de substraten met behulp van een ruitenwisser bevochtigd met aceton, als mogelijke oppervlakte onzuiverheden grote invloed hebben op de latere inkjet print kwaliteit.
Opmerking: De voorbereiding van AM substraten kan worden gedaan met behulp van verschillende apparatuur en processen. Afhankelijk van de strategie van de fabricage variëren de oppervlakte en bulk eigenschappen evenals. Daarom is het van cruciaal belang voor het bepalen van deze eigenschappen met behulp van de technieken van de inspectie later aanbevolen (zie bijvoorbeeld paragraaf 4 van dit protocol).
2. fabricage van Interconnects
Opmerking: De fabricage van interconnects verschilt afhankelijk van het type (geleidende/nonconductive) substraat.
- Fabriceren interconnects op nonconductive (keramische) substraten.
- Afzien van de lage temperatuur genezen geleidende lijm met een tijdsdruk microdispenser gemonteerd op een microassembly-station in de passende vias van de afgedrukte delen.
- Laat de verzonnen interconnects te drogen voor 10 min bij 23 ° C en met de omgevingsdruk.
Opmerking: voor de keramische coating, de interconnects kan ook worden vervaardigd met behulp van soldeer plakken en genezing van hoge-temperatuur.
- Fabriceren interconnects op geleidende substraten.
- Afzien van de isolerende inkt overal de vias' (gaten/gaten in het substraat) omtrek via een tijdsdruk microdispenser.
- Voer het fotonische genezen met intens gepulseerd licht zoals voorgesteld door de leverancier van de inkt.
- Open de lade van de fotonische uithardende apparatuur met de substraat-tabel.
- Het koperen monster verplaatsen naar de tabel van de ondergrond van de fotonische uithardende apparatuur en repareren met behulp van de meegeleverde magnetische armaturen.
- De hoogte van de apparatuur van substraat tabel om het monster naar het vlak van de focus van de uithardende apparatuur aangepast.
- Sluit de lade en de uithardende profiel aanpassen, zoals aanbevolen door de leverancier van het materiaal voor het gedrukte materiaal in de software-interface van de apparatuur en druk op de startknop.
- Vul de via met lage temperatuur genezen geleidende plakken (Tabel van materialen).
Opmerking: het is In het algemeen, kunt u gebruik maken van alle vormen van één-component, epoxy gebaseerde Geleidende lijmen die temperatuur geactiveerd. - Droog de verzonnen interconnects voor 10 min bij 23 ° C.
3. voorbereiding van de Inkjet Printing System
- De spuitopeningen van de printerkop reinigen/purge met de zuivering in de printersoftware instellen, met behulp van de juiste chemische stof voor de respectieve inkt: isopropanol gebruiken voor de isolatie van inkten; triëthyleenglycol-monomethylether voor de geleidende inkt gebruiken. De sproeiers wissen door op de knop van de zuivering in de interface van de software van de printer totdat de oplossing uit de de respectieve spuitstukken van duidelijk is.
Opmerking: De hoeveelheid chemische nodig afhankelijk van de printer, het mondstuk en chemische. In dit experiment, was ongeveer 2 mL gebruikt. - Vul de containers van de inkt met ongeveer 1,5 mL van nanodeeltjes zilver met 50 wt.% metaal laden en een gemiddelde deeltjesgrootte van 110 inkt nm met behulp van een injectiespuit, bijvoorbeeld met een vat 3 mL en een 18 G Luer lock toedieningseenheden naald.
- Gebruik een printkop om de inkt jet door te drukken op de knop Start hoofd in de interface van de software van de printer.
- Vooraf aangepast jetting Profiel van de printer voor de jetting van de geleidende inkt gebruiken.
- De printerkop verplaatst naar de positie van de dropview met behulp van de optie Ga naar dropview positie in de printer software-interface en observeren de jetting van de inkt.
- De parameters van de spanning-profiel dat is voorgeïnstalleerd voor de printkop en de temperatuur van de printkop om aan te passen de daling snelheid, vorm en volume wijzigen. Aanpassen van de druk van de inkt te vermijden elke morsen van de inkt en om de vorming van druppels van de satelliet.
Opmerking: Voor het afdruksysteem gebruikt in dit protocol, de maximale jetting bedrijfsspanning was ingesteld op 40 V en een jetting profiel 1 µs stijging/daling van de tijd met 10-14 µs houden tijd werd gebruikt. De zilverkleurige inkt was jetted bij 45 ° C. De optimale inkt druk is afhankelijk van het inktniveau. De spanning in het profiel van de spanning moet worden vermeerderd of verminderd afhankelijk van de staat (b.v., temperatuur, viscositeit) van de inkt en de huidige temperatuur van het hoofd, evenals de status van de gebruikte printerkop. Om te bereiken goede jetting, is het raadzaam de wijzigt de spanning omhoog in stapjes van 1 V. Als er geen verbetering in de drop vorm, verminderen de spanning in stapjes van 1 V. Volg deze procedure totdat een stabiele dropping is bereikt.
- Pas de afdrukparameters voor de isolerende inkt op dezelfde wijze als gedaan voor de zilveren inkt.
- Gebruik een ander printkop om jet van de niet-geleidend materiaal van lage-k, dat een mengsel van acrylaat-type monomeren is.
Opmerking: Nogmaals, een operationele jetting spanning van 40 V en een tijd van 1 µs stijging/daling met 8 µs houden tijd werd gebruikt in dit protocol. De diëlektrische inkt kon worden jetted bij 50 ° C. De optimale inkt druk is afhankelijk van het werkelijke inktniveau. In het algemeen, de gebruikte parameters hoogst afhangen de eigenschappen van de inkt, alsmede van het substraat of de laag waarop het moet worden afgedrukt. Tijdens het fabricageproces wellicht de afdrukparameters dynamisch worden aangepast. Raadpleeg de gebruikershandleiding van het afdruksysteem goed printer parameters wijzigen.
- Gebruik een ander printkop om jet van de niet-geleidend materiaal van lage-k, dat een mengsel van acrylaat-type monomeren is.
4. controle van de oppervlakte-eigenschappen van de respectieve substraten voor bedrukbaarheid en de aanpassing van de Parameters van de Printer voor de eerste laag
- Uitvoeren van metingen van de profilometer om te bepalen van de oppervlakteruwheid.
- Het monster op substraat tafel (fase) van de profilometer gelegd.
- Zoniet homed, huis het werkgebied met de home-knop in de software-interface.
- Kies de respectievelijke resolutie en gebied die in de software-interface is toegewezen.
- De meetkop te plaatsen op de startpositie en start van de meting met de jog-optie en start knop in de software-interface.
- Nadat de meting is voltooid, controleert u het resultaat voor consistentie (bijvoorbeeld, zijn de getoonde hoogten aannemelijk voor het aantal afgedrukte lagen) en sla de gegevens.
- SEM inspecties volgens het handboek van de gebruiker voor het analyseren van de oppervlakkwaliteit uitvoeren
- Voert contacthoek metingen zoals beschreven in de gebruikershandleiding van het SEM-station om de bevochtigbaarheid eigenschappen te bepalen.
- Los van het substraat op substraat tafel met behulp van plakband en zijn standpunt op passende wijze te markeren.
- Het mondstuk en de afdrukparameters in de instellingen van de software-interface aanpassen door het bewerken van de eigenschappen van de printkop in de interface van de software van de printer.
- Nogmaals, de printerkop verplaatst naar de positie van de dropview met behulp van de optie Ga naar dropview positie in de interface van de software van de printer en observeren de jetting van de inkt. Pas indien nodig de afdrukparameters optimaliseren de jetting.
- Kies een spuitmond die duidelijk omschreven en homogene druppels inkt voor afdrukken werpt.
- Voer het nummer van de gekozen verstuiver in de voorkeuren van de van de printer.
- De druppel grootte tests om te bepalen van de grootte van een afgedrukte druppel op het respectieve substraat uitvoert.
- Een patroon van de daling, met behulp van een bekende printerconfiguratie afdrukken.
- Bepaal de grootte van de daling van de bereikte met een gekalibreerde Microscoop of het camerasysteem van de ingebouwde van de printer.
- Zorgen dat het vervolgens gebruikte afdrukresolutie geschikt is voor de bevochtiging van de waargenomen inkt te fabriceren van een homogene en gesloten oppervlak (bijvoorbeeld, kiezen een afdrukresolutie van 900 en 1000 dpi voor een daling van de grootte van 40-50 µm).
- Een FIB analyses (Tabel of Materials), uit te voeren vanaf de fabrikant instructie, om een voldoende homogeniteit van de bulk voor geleidende substraten.
5. genezen Parameter aanpassingen voor de eerste laag
- Het afdrukken van meerdere structuren, met behulp van een laag van de inkt die wordt gebruikt voor de eerste apparaat-laag, op een dummy substraat (dat wil zeggen, een monster van hetzelfde materiaal dat later kan worden afgezet en wordt gebruikt voor testende slechts doeleinden).
- Gebruik thermische genezen in een oven bij 130 ° C gedurende ten minste 30 min. bij omgevingsdruk voor de gedrukte geleidende zilveren patronen op een keramisch substraat.
Opmerking: Afhankelijk van de grootte van de steekproef, gebruik een pod te houden van het monster in de oven. - Gebruik het fotonische genezen voor de isolerende inkt op de metalen ondergrond.
- Open de lade van de fotonische uithardende apparatuur met de substraat-tabel.
- Verplaatsen van het monster naar de substraat-tabel van de fotonische uithardende apparatuur en dienovereenkomstig repareren (met behulp van, bijvoorbeeld, verstrekt magnetische klemmen).
- De hoogte van de apparatuur van substraat tabel, met behulp van de tabel spindel te verplaatsen van het monster op het vlak van de focus van de uithardende apparatuur aangepast.
- Sluit de lade en de uithardende profiel aanpassen, zoals aanbevolen door de leverancier voor het gedrukte materiaal in de software-interface van de apparatuur en druk op de startknop.
- Controle van de homogeniteit van het oppervlak met behulp van een Microscoop kwalitatief en kwantitatief met behulp van een profilometer.
- Het monster op substraat tafel (fase) van de profilometer gelegd.
- Zoniet homed, huis het werkgebied met de respectieve knop in de software.
- Kies de respectievelijke resolutie en het gebied dat moet worden toegewezen.
- Plaats de meetkop op de startpositie en start de meting.
- Na de meting is voltooid, wordt het resultaat op consistentie controleren en sla de gegevens.
- Herhaal fotonische of thermische uithardende procedures gebruik aangenomen uithardende parameters indien nodig.
- De gebruikte fotonische energie in kleine stappen van, bijvoorbeeld, 5 V in de interface van de software van de fotonische uithardende apparatuur te verhogen als de bereikte weerstand te hoog is. De gebruikte energie afnemen als het monster tekenen van verbranding toont.
- Aanpassen van de parameters van de apparatuur voor het genezen van de eerste laag van de functionele apparaat zodat een voldoende voor de toepassing bij de hand geleidbaarheid is bereikt, maar nog geen branden van de afgedrukte structuur optreedt.
6. de inkjetdruk en genezen van de eerste laag van het apparaat
- Los van het substraat op substraat tafel met behulp van plakband en zijn standpunt op passende wijze te markeren.
- Aangezien de eerste laag geleidend, voor het keramiek en acrylaat type substraat, gebruik maken van substraat tabel verwarming van 60 ° C.
Opmerking: De temperatuur mag niet hoger zijn dan een temperatuur die van invloed kan zijn op de respectieve substraat (bvde acrylaat tolereert alleen tot 65 ° C). Deze aanpassing kan gebeuren in de printerinstellingen. - Het mondstuk en de afdrukparameters in de instellingen van de software-interface aanpassen.
- Verplaats de printerkop naar de dropview positie en observeren de jetting van de inkt.
- Kies een spuitmond die duidelijk omschreven en homogene druppels inkt voor afdrukken werpt.
- Voer het nummer van de gekozen verstuiver in de voorkeuren van de van de printer.
- De gebruikte resolutie van de printkop te deponeren een homogene laag van inkt volgens de vooraf bepaalde substraat eigenschappen aanpassen: voor lage-bevochtigbaarheid ondergronden, bijvoorbeeld, een grote contacthoek en kleine druppel grootte verhogen het afdrukken resolutie. De resolutie voor high-bevochtigbaarheid substraten verlagen.
Opmerking: De aanpassing van de afdrukparameters kan worden gedaan in de printerinstellingen. - Selecteer de geschikte referentiestoffen point to print het patroon en de coördinaten worden opgeslagen.
- De respectieve schaalbare vector afbeelding (.svg) bestand laden en selecteer een geschikte resolutie en grootte, afhankelijk van het gewenste patroon en de afmetingen van het substraat in de printersoftware.
- Het uitvoeren van afdrukken. Herhaal het afdrukken van een laag inkt totdat de homogeniteit van de afdruk bevredigend is.
- Controle van de homogeniteit van de gedrukte laag met behulp van een gekalibreerde Microscoop of met behulp van de ingebouwde camera-systeem van de printer.
- De camera van de printer naar de afdrukpositie en observeren van de kwaliteit van de afdruk in de printer software interface gegeven.
- De eerste laag met de parameters die bepaald in punt 5 van dit protocol te genezen.
- Voor Zilveren inkt op een substraat van het polymeer (acrylaat, folie), gebruikt u een 1 ms pols bij 250 V met een beperkte hoeveelheid energie (525 mJ/cm2).
- Gebruik voor zilverkleurige inkt op een keramisch substraat, warmte genezen in een oven zoals aanbevolen met de inkt (bijvoorbeeld130 ° C gedurende 30 minuten).
- Genezen van de afgedrukte diëlektrische inkt bij 200 V met 1 ms pulsen en herhaal de pulsen 8 x met de frequentie van 1 Hz.
Opmerking: De spectra van het uitgestraalde licht gebruikt in het genezen van fotonische is nogal breed (ultra-Violette – nabij-infrarood [UV-NIR]). Toch, de hoeveelheid UV-licht is voldoende om te starten van de photopolymerization en genezen van de isolatielaag.
7. controle van de oppervlakte-eigenschappen van de respectieve substraten voor bedrukbaarheid en de aanpassing van Printer Parameters voor latere lagen
Opmerking: Raadpleeg de gebruikershandleidingen van de meetapparatuur de profilometer metingen en microscopie inspecties uit te voeren.
- Uitvoeren van metingen van de profilometer om te bepalen van de ruwheid en de dikte van de gedrukte laag.
- Zet het monster op de substraat-tabel van de profilometer.
- Zoniet homed, huis het werkgebied met de respectieve knop in de software.
- Kies de respectievelijke resolutie en het gebied dat moet worden toegewezen.
- Plaats de meetkop op de startpositie en start de meting.
- Na de meting is voltooid, wordt het resultaat op consistentie controleren en sla de gegevens.
- Uitvoeren contacthoek metingen om de bevochtigbaarheid eigenschappen te bepalen.
Opmerking: Raadpleeg de gebruikershandleiding van de meetapparatuur bij de hand over het goed uitvoeren van metingen van de contacthoek. - Druppel grootte tests om te bepalen van de grootte van een afgedrukte druppel op het respectieve substraat uitvoert.
- Een drop-patroon met behulp van de printerconfiguratie van een bekende afdrukken.
- Bepaal de grootte van de daling van de bereikte met een gekalibreerde Microscoop of van de printer ingebouwde inspectiesysteem.
- De gebruikte resolutie van de printerkop om een homogene laag van inkt aanpassen: voor lage-bevochtigbaarheid substraten, bijvoorbeeld, een grote contacthoek en een kleine daling lettergrootte vergroten de afdrukresolutie. De resolutie voor high-bevochtigbaarheid substraten verlagen.
- Controle van de elektrische eigenschappen van de eerste laag: voor een geleidende eerste laag, de vier-punts sonde te gebruiken om te bepalen van de bereikte geleidbaarheid.
- Zet het monster op de tafel van het substraat.
- Lager de meetkop op de geleidende spoor, ervoor te zorgen dat de sonde heeft goed contact met de gedrukte structuur, te analyseren.
- Voor een eerste isolatielaag, door ervoor te zorgen dat het oppervlak homogeen dekt de dirigent hieronder. Gebruik een microscoop om te bevestigen. De isolerende eigenschappen met behulp van een multimeter controleren.
8. genezen Parameter aanpassingen voor latere lagen
- Het afdrukken van meerdere structuren, met behulp van een laag van de inkt die wordt gebruikt voor de volgende laag van apparaat, op een dummy substraat met een gelijkwaardige vorige laag.
- Gebruik alleen fotonische genezen voor alle substraten.
- Na het uitharden, controle van de elektrische en structurele eigenschappen van de gedrukte laag: gebruiken om te bepalen als de geleidbaarheid voldoende is, de meting van een vier-punts sonde.
- Controle van de homogeniteit van het oppervlak met behulp van een Microscoop kwalitatief en kwantitatief met behulp van de profilometer.
- Herhaal fotonische uithardende procedures indien nodig.
- Aanpassen van de parameters van de apparatuur voor het genezen van de latere functioneel apparaat laag.
9. Inkjet Printing en genezen van latere apparaat lagen
- Fix het substraat op de substraat-tabel op de juiste wijze op de eerder gemarkeerde plaats.
- Aanpassen van de parameters van het mondstuk en afdrukken zoals bepaald in de vorige stap.
- Selecteer het juiste referentiepunt te printen van het patroon en ervoor te zorgen dat de gedrukte patronen zijn goed uitgelijnd met elkaar om de correcte werking van het apparaat daarna.
- Laad het bestand van de respectieve .svg met juiste resolutie en grootte.
- Het uitvoeren van afdrukken. Herhaal het afdrukken van een laag inkt totdat de homogeniteit van de afdruk bevredigend is.
- Controle van de homogeniteit van de gedrukte laag onder een microscoop (hier, het camerasysteem van de ingebouwde van de printer wordt gebruikt).
- Gebruik fotonische genezen alleen voor het genezen van deze laag. Gebruik de parameters bepaald vooraf voor een isolatielaag of een geleidende laag op de isolatie.
- Na het uitharden, controle van de elektrische en structurele eigenschappen van de gedrukte laag: om te bepalen of het bereik van de geleidbaarheid van de geleidende laag acceptabel is, gebruik een multimeter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Van de SEM beelden afgebeeld in Figuur 1, kunnen conclusies over de bedrukbaarheid op de respectieve substraten worden getrokken. De schaal bars zijn verschillend als gevolg van de verschillende reeksen van de oppervlakteruwheid. In Figuur 1a, wordt het oppervlak van de koperen substraat aangetoond, die veruit de meest vloeiende. Figuur 1 c, aan de andere kant, toont de staal, een ondergrond die niet bruikbaar voor inkjet afdrukken als gevolg van de hoge porositeit en unstable contacthoek is (Zie ook tabel 2). In Figuur 1b, een SEM-beeld van het bronzen substraat weergegeven, en wordt in Figuur 1 d, de titanium monster oppervlak wordt geïllustreerd.
In Figuur 2 en Figuur 3, worden de resultaten van de metingen van de profilometer gegeven. Deze evaluaties zijn noodzakelijk voor het bepalen van de oppervlakteruwheid van de respectieve substraten. De metalen substraten met een ruwheid ruim boven de ~ 1 µm (aluminium, titanium en staal) zijn niet bruikbaar voor inkjet afdrukken, zoals de inkt de neiging te worden opgenomen als gevolg van de hoge poreusheid en, derhalve, de fabricage van homogene lagen en reproduceerbare remt structuren. Het aluminiumoxide gebaseerde keramische substraat heeft een vergelijkbare ruwheid, maar als gevolg van de verschillende productie-procédé, doet niet vertonen dergelijke hoge oppervlakte porosities en kan dus gebruikt worden.
Drop grootte proeven, zoals kwalitatief geïllustreerd in Figuur 4 en vergaderd kwantitatief in tabel 3, geef de grootte van de daling van de haalbare en dus ook de bevochtigbaarheid eigenschappen voor de desbetreffende combinatie van substraat en inkt. Ondergronden waar geen afzonderlijke druppels zijn gevormd of hebben te weinig bevochtigbaarheid (dit geldt voor de AM-metalen met een lage oppervlakteruwheid), of ze zijn te poreus zijn (dit geldt voor de AM-metalen met een hoog oppervlakteruwheid [bijvoorbeeld, Figuur 4 d]). In figuur 4a, wordt het afdrukken resultaat op brons geïllustreerd. Figuur 4b toont koper, Figuur 4 c toont keramiek, en d van figuur 4 illustreert het resultaat van de stalen monster.
In Figuur 5, worden microscopische beelden van de resultaten na het genezen van een geleidende laag van 1 mm breedte op de isolerende inkt doorgegeven. Op basis van deze beelden, kan de integriteit van de prints worden beoordeeld. Voor de geleidende inkt op koper (Figuur 5b), kan het beste resultaat worden bereikt; de geleidende track op aluminium (figuur 5a) is volledig vernietigd worden; de geleidende tracks afgedrukt op de keramische substraten (Figuur 5 c, d) zijn intact, maar Toon delaminatie. De delaminatie is te wijten aan de zwakke warmte opname en hoge reflectie van de substraten. Vermindering van de uithardende dosis op deze ondergronden levert geleidende tracks die elektrische en structurele eigenschappen zijn verbeterd.
Om te bepalen van de hoogte profielen en oppervlakkwaliteit van de afgedrukte gelaagde structuren, hoogte profielen, die de resultaten van metingen van de profilometer, worden verzameld, zoals gegeven in Figuur 6 en 7 van de figuur, met behulp van de profilometer. Uit deze hoogte profielen, kan de oppervlakte homogeniteit van de geleidende tracks (de gladheid van de blauwe curven) worden bepaald. Oppervlakken die hun structurele integriteit (aluminium, titanium verloren) kunnen bovendien worden geïdentificeerd door de grote gradiënten in hun hoogte profielen.
De analyses van de FIB met koper (figuur 8a), brons (figuur 8b), titanium (Figuur 8 c) en messing (Figuur 8 d) worden getoond om te illustreren een voldoende homogeniteit van de bulk van AM metalen substraten. De schaal bars zijn hier verschillende om optimaal vangen de structurele kenmerken van de gelaagde prints (tekortkomingen in de homogeniteit, geleidende track, enz.). Dit zorgt voor voldoende elektrische geleidbaarheid van de substraten, zodat deze kunnen worden gebruikt voor afscherming in magnetische en capacitieve sensing toepassingen. Resultaten voor de weerstand van de bereikte blad met behulp van een sonde met vier punten worden verzameld in tabel 4. Bovendien, is een kwalitatieve beoordeling van de afgedrukte lagen mogelijk. De granulaire structuren worden gevormd door uitgeharde nanodeeltjes en de laag onder de isolerende inkt. In, bijvoorbeeld, figuur 8b, zien we nonhomogeneities (gaten, lucht-insluitingen) in de afgedrukte lagen. Deze het gevolg zijn van het explosieve tijdens het genezen. Explosieve kan optreden wanneer de dosering van de remedie voor de geleidende inkt op de isolerende inkt te hoog is. Dit effect van negatieve invloed op de integriteit van de afgedrukte structuren, en buitensporige explosieve leidt tot vernietiging.
In Figuur 9, worden resultaten van de metingen weergegeven. Deze resultaten zijn verzameld met behulp van een demonstrator waarbij een capacitieve sensing beginsel in dienst. De vloeiendheid van de bochten geeft een beeld van de hoge haalbare kwaliteit ondanks de structurele tekortkomingen die zouden kunnen uit de afdrukken processen voortvloeien.
Figuur 1: SEM beelden van de ferro ondergronden. Deze beelden tonen (een) koper, (b) brons, (c) staal en titanium (d). Zij worden genomen in verschillende vergrotingen, zoals wordt geïllustreerd door de schaal-bar in de lagere juiste hoek van elke afbeelding. Op basis van deze beelden, kan de oppervlakte homogeniteit worden beoordeeld. Dit cijfer is gewijzigd van Faller et al. 41. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2: Profilometer metingen van metalen en keramische AM substraten. De ruwheid waarden Reen en R-q in nanometer worden bepaald volgens ISO 4287. De waarden zijn voor zilver, 689.39 nm en 788.06 nm, respectievelijk; voor aluminium, zijn ze 2151.19 nm en 2750.38 nm, respectievelijk; voor aluminiumoxide gebaseerde (Al2O3) substraten, zijn ze 1210.47 nm en 1737.6 nm, respectievelijk; voor zirconia gebaseerde (ZrO2) substraten, zijn ze 559.97 nm en 681.56 nm. De waviness is de grotere schaal verdeelde structuur van het oppervlak van het substraat. De waviness is de resterende textuur in-homogeniteit met de component van de ruwheid verwijderd. Dit cijfer is gewijzigd van Faller et al. 41. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 3: Profilometer metingen van ferro ondergronden. De Reen en R-q -waarden voor de respectieve substraten zijn, voor messing, 414.2 nm en 494.49 nm, respectievelijk; voor titanium, 1099.86 nm en 1448.06 nm, respectievelijk; voor koper, 307.63 nm en 358.92 nm, respectievelijk; voor staal, 1966.95 nm en 2238.78 nm, respectievelijk. Dit cijfer is gewijzigd van Faller et al. 41. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 4: Drop grootte tests voor metalen en keramische substraten. Deze beelden tonen (een) brons, koper (b), (c) ZrO2, en (d) staal. Afzonderlijke druppels hier gemeten worden (waar mogelijk) gemarkeerd door pijlen in de respectieve afbeelding. De daling van de vastberaden maten worden verzameld in tabel 3. Dit cijfer is gewijzigd van Faller et al. 41. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 5: microscopische beelden van geleidende inkt afgedrukt op een isolator en een metalen substraat van AM na het genezen van fotonische. De substraten zijn (een) aluminium, koper (b), (c) Al2O3en (d) ZrO2. De breedte van de geleidende structuur in elke afbeelding is w = 1 mm. De integriteit van de structuur van het geleidende op aluminium is volledig vernield, overwegende dat de structuren op koper en Al2O3 intact blijven. Dit cijfer is gewijzigd van Faller et al. 41. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 6: hoogte profielen voor de geleidende tracks op de isolator voor metalen ondergronden, bepaald met behulp van de profilometer. Dit cijfer is gewijzigd van Faller et al. 41. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 7: hoogte profielen voor de geleidende tracks op metalen en keramische substraten, bepaald met behulp van de profilometer. Dit cijfer is gewijzigd van Faller et al. 41. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 8: FIB beelden van geleidende inkt op de isolator en metalen substraten. Deze beelden tonen (een) koper, (b) brons, titanium (c) en (d) messing. Dit cijfer is gewijzigd van Faller et al. 41. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 9: Plot van de meting het gevolg is van een apparaat van de demonstrator gefabriceerd volgens de voorgestelde methodologie. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
| minimale details / mm |
Minimale juistheid / % featuresize |
proces | |
| Zilver | 0,25 | 5,00 | Wax 3D-printing & verloren was gieten |
| Titanium | 0.1 | 0.2 | directe metalen laser sintering |
| Staal | 0.35 | 2 tot 3 | chemische binding & sinteren @ 1300 ° C |
| Brons | 0.35 | 5,00 | Wax 3D-printing & verloren was gieten |
| Messing | 0.35 | 5,00 | Wax 3D-printing & verloren was gieten |
| Aluminium | 0,25 | 0.2 | directe metalen laser sintering |
| Koper | 0.35 | 5,00 | Wax 3D-printing & verloren was gieten |
| Al2O3 | 0,025-0.1 | 0.04 | LCM-technologie |
| ZrO2 | 0,025-0.1 | 0.04 | LCM-technologie |
Tabel 1: 3D-printing processen beperkingen en toleranties. Deze tabel is gewijzigd van Faller et al. 41.
| Titanium | staal | brons | messing | koper | |
| eenc / ° | 85,9 | 71.15 | 100,3 | 100.03 | 88.54 |
| Σeen | 7.27 | 17.64 | 3.17 | 2,25 | 6.84 |
Tabel 2: verzamelde contacthoeken een c en hun standaarddeviatie σ een in graden. Deze tabel is gewijzigd van Faller et al. 41.
| Titanium | brons | messing | koper | Al2O3 | ZrO2 | |
| dropsize / µm | 23.97 | 31.3 | 36.04 | 29.03 | 69 | 69,3 |
Tabel 3: de daling van de verzamelde diameters d d in micrometers. Deze tabel is gewijzigd van Faller et al. 41.
| r□ in mΩ/□ | Opmerkingen | |
| Titanium | 3000 | |
| Staal | 600 | |
| Brons | 2000 | |
| Messing | 300 | |
| Aluminium | 30000 | |
| Koper | 180 | |
| Al2O3 | 150,00 | verschillende energie die wordt gebruikt voor het genezen van fotonische: 527 mJ/cm² |
| ZrO2 | 20,00 | geleidende track ablated worden |
Tabel 4: Verzameld blad weerstanden r□ in mΩ/□. Blad weerstanden worden aangeduid met behulp van een vierkant (□) index Ohm per vierkante betekenis. Deze term verwijst in het algemeen aan 2D-structuren en dus ook impliceert dat de stroom langs het vliegtuig van het blad. De weerstand van het blad kan worden vermenigvuldigd met de laagdikte te geven van de bulk soortelijke weerstand. Deze tabel is gewijzigd van Faller et al. 41.
Video 1: LCM proces. Dit proces wordt gebruikt voor het fabriceren van de keramische substraten (beelden hoffelijkheid van Lithoz). Gelieve Klik hier om deze video te bekijken. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden.)
Aanvullende figuur 1: voorbeeld van een gelaagde spoel ontwerp. Klik hier voor het downloaden van dit cijfer.
Aanvullende figuur 2: Voorbeeld van computer aided design (CAD) tekeningen, gebruikt voor het 3D-printen van gelaagde spoel structuren. Klik hier voor het downloaden van dit cijfer.
Aanvullende figuur 3: Een voorbeeld van computer aided design (CAD) tekeningen, gebruikt voor het 3D-printen van multi elektrode capacitieve sensoren. Klik hier voor het downloaden van dit cijfer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Een manier om het fabriceren van gelaagde sensor structuren op 3D-gedrukte substraten en op folie wordt aangetoond. AM metaal, evenals keramiek en acrylaat type en folie substraten zijn geschikt voor gelaagde inkjet printing, zoals de hechting tussen de ondergrond en de verschillende lagen is voldoende, evenals de respectieve geleidbaarheid of isolatie vermogen aangetoond. Dit kan geschieden door afdrukken lagen van geleidende structuren op het isolerend materiaal. Bovendien, het drukken en het genezen van de processen voor alle lagen werd met succes uitgevoerd zonder afbreuk te doen aan elkaar.
De strategieën van de fabricage gepresenteerd in dit werk zijn zeer gevoelig aan het samenspel van de verschillende materialen en de oppervlakte-eigenschappen. De reproduceerbaarheid van de uitgevoerde stappen is bijgevolg afhankelijk van de respectieve productieproces. Voor de voorbereiding van de gebruikte materialen van AM moet worden beschouwd dat de oppervlakte en bulk eigenschappen aanzienlijk afhankelijk van de fabricage methode (Figuur 1 en tabel 2 variëren kunnen). Voor de inkjet printing moeten de voorgestelde parameters zorgvuldig worden aangepast aan het gebruikte afdruksysteem, alsmede aan de respectieve inkten42,43,44. De jettability van verschillende Ag nanoparticle inkten variëren aanzienlijk, afhankelijk van de formulering. Dit betekent dat van de inkt oplosmiddelen en bepaalde additieven zijn specifieke viscositeit, oppervlaktespanning en kookpunt bepalen.
Een ander punt om te overwegen is de agglomeratie van vaste inhoud wanneer de inkt leeftijden of niet is correct opgeslagen die de jetting kwaliteit kan verstoren. Naast dat, de specifieke opzet van de printerkop zelf is ook van cruciaal belang, met name de afmetingen van de opening van de sproeier. Het bepaalt de werkelijke jetting parameters, zoals de jetting spanning, golfvorm, temperatuur setpoint, alsmede de daaruit voortvloeiende daling van de grootte (Figuur 4 en tabel 3). Tijdens het drukproces zelf, kan een verwarmde ondergrond tabel ook verhogen de temperatuur van de printerkop vanwege de ruimtelijke nabijheid, wat resulteert in een aantasting van het wijzigen en mogelijk van het afdrukken gedrag. Het is daarom van cruciaal belang de printkop om temperatuur te bewaken tijdens de verwerking.
Een andere factor die de jetting gedrag tijdens het afdrukken beïnvloeden kan is de druk van de inkt, zoals het zou moeten worden verlaagd als de inkt niveau verlaagt tijdens de verwerking. De fabricage van de interconnects op een geleidende substraat is niet triviaal, zoals de verdeelde isolatielaag hebben een voldoende dikte moet te voorkomen van kortsluitingen, maar moet nog voldoende ruimte laten vorm het interconnects met geleidende soldeer plakken.
Bovendien moet de hechting tussen de drie materialen voor het vormen van stabiele vias aanvaardbaar zijn. Tijdens het genezen proces moet de temperatuur tolerantie van de isolatielaag worden overwogen. Lage-temperatuur uithardende soldeer plakken is dus werkzaam voor de respectieve interconnects. Na het afdrukken de functionele lagen, moeten ze worden genezen zodanig dat deze het gewenste blad verzet (tabel 4). Thermische sinteren is een passende en effectieve methode voor de zilveren patronen als het substraat of de onderliggende laag een voldoende hoge temperatuur tolerantie45 heeft. Dit is niet het geval voor de isolerende lagen, dat is waarom fotonische genezen personeelsleden (Figuur 5). Tijdens het fotonische genezen, wordt een grote hoeveelheid energie overgedragen aan het monster. Het is daarom van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de gedrukte patronen hebben voldoende gedroogd voordat het genezen proces als, anders, de overige oplosmiddelen kunnen bereiken hun kookpunt en kunnen vernietigen de afgedrukte lagen als gevolg van de uitbreiding van de vloeibare en de vorming van bubbels (Figuur 8).
Bovendien is het noodzakelijk te maken van lagen met homogene dikte (Figuur 6 en Figuur 7) voldoende drogen. Homogene dikte is nodig voor toepassingen waar nanometer metingen op basis van, bijvoorbeeld, een capacitieve beginsel is gebruikt (Figuur 9). Hier, een uniforme afstand van de sensing elektrode kan grote invloed op de kwaliteit-46.
Over het algemeen kan worden gesteld dat de keuze van de optimale fotonische uithardende parameters voor het apparaat lagen op een isolator een cruciale factor is: als de ingevoerde energie niet voldoende, de geleidende inkt unsintered blijft en het blad verzet is te hoog voor de apparaten om elektrisch functioneel; door de invoering van teveel energie, overmatige hitte zal worden geproduceerd in de film en, bijgevolg, de geleidende track wordt verwoest. De koperen substraat leverde het beste resultaat in termen van blad weerstand (Zie tabel 4) en ook in de bereikte oppervlakte kwaliteit en integriteit van de afgedrukte metalen track. Dit kan te wijten zijn aan de oppervlakteruwheid worden de laagste onder alle weloverwogen substraten. De reflectiviteit van het substraat kan worden geïdentificeerd als de fotonische uithardende resultaat aanzienlijk beïnvloeden. De reflectiviteit van de respectieve substraat moet worden beschouwd in het genezen met het oog op een optimale resultaat met betrekking tot de toegepaste fotonische uithardende spectrum en profiel. Dit moet worden aangepast voor individuele substraten en inkt combinaties.
In dit werk, werd de geschiktheid van AM substraten en folie voor inkjetdruk aangetoond. Daarnaast werden de materiaaleigenschappen samen met de factoren essentieel aan het proces vastgesteld. Een strategie voor het fabriceren van werkende sensor prototypes op folie en AM metaal en polymeer substraten werd gepresenteerd. Tot slot, de kwaliteit van de haalbare meting op basis van metingen gedaan met een demonstrator systeem werd getoond. Deze aanpak vormt een belangrijke bijdrage aan de toekomstige elektrische functionalization van oppervlakken, behuizingen en andere structuren die tot nu toe een uitsluitend mechanisch doel hebben gehad bij het ontwerpen van tal van apparaten.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd ondersteund door de KOMEET K1 ASSIC Oostenrijkse Smart Systems integratie Research Center. De COMET-Competence Centers voor uitstekende technologie-programma wordt ondersteund door BMVIT, BMWFW, en de federale provincies Karinthië en Stiermarken.
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).
