Sustrato flexible y elástico compatible con los procesos SMT

Las actuales tecnologías de sustrato imponen severos límites al potencial de la electrónica híbrida estirable o flexible. Esto se debe a que (a) suelen limitar la temperatura de curado de las tintas conductoras, lo que limita los niveles de conductividad muy por debajo del metal en bruto, y (b) descartan la compatibilidad con los procesos y materiales SMT estándar, como el reflujo de soldadura.

La siguiente tabla es una comparación de los sustratos flexibles y estirables más comunes. El sustrato "flexible" más común es el PET, que es de bajo coste, resistente a los productos químicos y ofrece una buena energía superficial para la impresión de tintas. Sin embargo, tiene una escasa resistencia al calor, lo que generalmente lo hace incompatible con los procesos SMT e impone restricciones de temperatura en el curado de la tinta, lo que puede limitar los niveles de conductividad alcanzados.

El sustrato "estirable" más común es el TPU, que ofrece una excelente capacidad de estiramiento y una buena superficie para la impresión, pero es muy intolerante al calor y la humedad, e impone restricciones aún más severas a las temperaturas de procesamiento de la tinta y la soldadura/el adhesivo conductor que el PET.

Por lo tanto, se necesita un sustrato que sea flexible y estirable y que ofrezca compatibilidad con los procesos de SMD y de mayor temperatura. Panasonic está desarrollando un producto de este tipo basado en un novedoso sistema patentado de polímeros termoestables totalmente reticulados.

A continuación se puede comparar el estiramiento de la película, mostrando cómo el nuevo sustrato termoestable sobrevive al 100% del ciclo de estiramiento sin deformarse, a diferencia incluso del TPU. En la siguiente diapositiva, se puede ver cómo este sustrato sobrevive a una operación de flotación de soldadura (1m@260C) mientras que el PET y el TPU están totalmente dañados. Esto demuestra claramente que es más compatible con los procesos SMT estándar. A continuación se puede ver la estabilidad térmica de la película: mantiene sus propiedades de elongación y tracción incluso después de 1000 ciclos térmicos (de -55 C a 125C).

Para demostrar algunas aplicaciones, sinterizaron tintas de Cu a 230C para formar tintas de cobre altamente conductoras. También demostraron una lámina de LED estirable junto con tintas de Ag estirables.

Por supuesto, se trata de una fase relativamente temprana. Habrá que abordar cuestiones de coste y volumen, los fabricantes de pasta tendrán que ajustar las fórmulas de la pasta para imprimir bien en este sustrato, y los impresores tendrán que aprender a procesar en este sustrato.

No obstante, este sustrato es prometedor porque puede permitir más pastas conductoras y procesos SMT. No es una solución en busca de un problema, y responde claramente a una necesidad del mercado

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