Н.С. Труфанова1, Э.Р. Рагимов2, С.А. Артищев3, А.Г. Лощилов4

1–3 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (г. Томск, Россия)

4 Специальное конструкторское бюро «Смена»
Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (г. Томск, Россия)

Постановка проблемы. Применение принтеров для изготовления электроники набирает активную популярность за счет снижения временны́х затрат на прототипирование и получение готовых устройств. Активно исследуются струйные принтеры, однако при их использовании изготавливаются тонкопленочные элементы. Для получения толстопленочных элементов применяются принтеры на основе поршневого и шнекового дозирования паст.

Цель работы – проведение экспериментальных исследований способов дозирования паст и возможности изготовления многослойной печатной платы по аддитивной принтерной технологии.

Результаты. В работе представлена четырехслойная печатная плата с переходными контактами, изготовленная по аддитивной технологии. Печать металлических, диэлектрических слоев и межслойных соединений проводилась с помощью принтеров (Voltera V-One, GPD Global Catalina) по цифровой модели без использования трафаретов. Применение поршневого дозирования позволяет печатать топологию пастой с вязкостью в диапазоне 5…10 Па·с. Применение шнекового дозирования расширяет номенклатуру используемых материалов. Изготовление печатных элементов по аддитивной принтерной технологии позволяет получить проводники шириной от 150 мкм и толщиной 20 мкм. Изготовлен действующий макет коммутационной четырехслойной платы с навесными светодиодами.

Практическая значимость. Применение аддитивной принтерной технологии в задачах изготовления многослойных печатных плат приводит к уменьшению временны́х затрат на прототипирование и получение готовых устройств в сравнении с трафаретной технологией.

Труфанова Н.С., Рагимов Э.Р., Артищев С.А., Лощилов А.Г. Применение аддитивной принтерной технологии для изготовления многослойных печатных плат // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2022. T. 14. № 4. С. 37-44. DOI: https://doi.org/10.18127/j22250980-202204-04

1. Tan H.W., Choong Y.Y.C., Kuo C.N., Low H.Y., Chua C.K. 3D printed electronics: Processes, materials and future trends // Progress in Materials Science. 2022. V. 127. P. 100945.
2. Туев В.И., Малютин Н.Д., Лощилов А.Г., Артищев С.А., Здрок А.Е., Аллануров А.М., Бомбизов А.А., Караульных С.П., Макаров И.М., Убайчин А.В. Исследование возможностей применения аддитивной принтерной технологии формирования пленок органических и неорганических материалов электроники // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2015. № 4 (38). С. 194.
3. Wiklund J., Karakoç A., Palko T., Yiğitler H., Ruttik K., Jantti R., Paltakari J. A review on printed electronics: Fabrication methods, inks, substrates, applications and environmental impacts // Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2021. V. 5. № 3. P. 89.
4. Azucena O., Kubby J., Scarbrough D., Goldsmith C. Inkjet Printing of Passive Microwave Circuitry// IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 2008. P. 1328.
5. Merilampi S.L., Bjorninen T., Vuorimaki A., Ukkonen L., Ruuskanen P., Sydanheimo L. The Effect of Conductive Ink Layer Thickness on the Functioning of Printed UHF RFID Antennas // Proceedings of the IEEE. 2010. V. 98. № 9. P. 1610–1619.
6. Kim S., Cook B., Le T., Cooper J., Lee H. Inkjet-printed antennas, sensors and circuits on paper substrate// IET Microwaves, Antennas and Propagation. 2013. V. 7. № 10. P. 858–868.
7. Pongpaibool P, Wallada W, Siwamogsatham S. A Study of Multi-Conductivity Dipole Antenna for Printed UHF RFID // Third International Conference on Consumer Electronics: National Electronics and Computer Technology Center. 2013. P. 93–97.
8. Pongpaibool P., Wallada W., Siwamogsatham S. A Thickened-and-Widened Feed Dipole Antenna with an Inductive Matching Loop for a Printed UHF RFID Tag // National Electronics and Computer Technology Center. 2014. V. 3. P. 2092–2096.
9. Haerinia M., Noghanian S. Design of Hybrid Wireless Power Transfer and Dual Ultrahigh-Frequency Antenna System // 2019 URSI International Symposium on Electromagnetic Theory (EMTS). 2019. P. 4.
10. Haerinia M., Noghanian S. A Printed Wearable Dual-Band Antenna for Wireless Power Transfer // Sensors. 2019. V. 19. № 7. P. 1732.
11. Shadid R., Haerinia M., Noghanian S. Study of Rotation and Bending Effects on a Flexible Hybrid Implanted Power Transfer and Wireless Antenna System // Sensors. 2020. V. 20. № 5. P. 1368.
12. Trufanova N.S., Artishchev S.A., Ragimov E.R., Loschilov A.G., Malyshenko A.M. Technique for extraction of electric frequency parameters of conductive ink // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 2022. V. 2291. № 1. P. 7.
13. Kreit E., Steffen T., Aga R., Bartsch C., Wu B. I., Heckman E. Printed multilayer conformal x-band antenna array // Flexible and Printed Electronics. 2017. V. 2. № 4. P. 045009.
14. Correia V., Mitra K.Y., Castro H., Rocha J.G., Sowade E., Baumann R.R., Lanceros-Méndez S. Design and fabrication of multilayer inkjet-printed passive components for printed electronics circuit development // Journal of Manufacturing Processes. 2018. V. 31. P. 364–371.
15. Hardin J.O., Grabowski C.A., Lucas M., Durstock M.F., Berrigan J.D. All-printed multilayer high voltage capacitors with integrated processing feedback // Additive Manufacturing. 2019. V. 27. P. 327–333.
16. Труфанова А.С., Труфанова Н.С. Определение пропускной способности поршневого дозатора проводящих паст // Сборник избранных статей по материалам Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2020». Томск: Изд-во "В-Спектр". 2020. Ч. 1. С. 157.
17. Корж И.А., Танская Т.Н. Прецизионные тонкопленочные многослойные коммутационные платы со встроенными нагревателями и резисторами // Техника радиосвязи. 2014. №. 1. С. 85–94.