پخت نانوذرات در الکترونیک چاپی: راهکارهای پیشرفته (فوتونیک، لیزر) برای کاغذهای هوشمند حساس به حرارت

🔥 فرآیند پخت (Sintering) در الکترونیک چاپی

پس از چاپ جوهر رسانا (معمولاً حاوی نانوذرات نقره)، جوهر روی بستر مقوا یا فیلم قرار دارد اما هنوز به طور کامل رسانا نیست. پخت فرآیندی است که طی آن جوهر حرارت داده می‌شود تا رسانایی الکتریکی آن به حداکثر برسد.

هدف پخت: فعال‌سازی رسانایی

هدف اصلی پخت، تبخیر حلال‌ها و مواد افزودنی آلی در جوهر و سپس ذوب شدن و چسبیدن (Sintering) نانوذرات فلزی به یکدیگر است. این فرآیند باعث می‌شود که نانوذرات یک مسیر پیوسته و متراکم فلزی تشکیل دهند. این مسیر پیوسته برای هدایت الکتریکی و عملکرد صحیح آنتن‌های NFC و حسگرها ضروری است.

چالش اصلی: دمای بستر

بزرگترین چالش در پخت الکترونیک چاپی، حساسیت حرارتی بستر است.

* مقوا و کاغذ: مقوا بستر حساسی است که در دماهای بالا (معمولاً بالای ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد) به سرعت می‌سوزد، تغییر شکل می‌دهد یا خشک می‌شود.

* جوهرهای رسانای سنتی: برای پخت موثر نیاز به دمای نسبتاً بالایی دارند.

برای غلبه بر این چالش، روش‌های پخت پیشرفته‌ای توسعه یافته‌اند:

💡 روش‌های پخت پیشرفته برای بسترهای حساس

برای پخت جوهرهای رسانا روی مقوا بدون آسیب رساندن به آن، از تکنیک‌های پخت با انرژی بالا و مدت زمان کوتاه استفاده می‌شود:

۱. پخت نوری (Photonic Sintering)

* عملکرد: این روش شامل قرار دادن مدار چاپ‌شده در معرض پالس‌های کوتاه و شدید نور (معمولاً نور فلاش زنون یا لیزر) است.

* مزیت کلیدی: نور توسط نانوذرات فلزی جذب می‌شود و آن‌ها را به سرعت گرم و پخته می‌کند، در حالی که بستر مقوا به دلیل مدت زمان بسیار کوتاه پالس نوری، فرصت گرم شدن و آسیب دیدن پیدا نمی‌کند. این روش بسیار سریع است و برای خطوط تولید رول به رول ایده‌آل است.

۲. پخت لیزری (Laser Sintering)

* عملکرد: در این روش، از یک پرتو لیزر متمرکز برای اسکن سطح مدار چاپی استفاده می‌شود.

* مزیت کلیدی: گرمای بسیار متمرکز و کنترل شده‌ای به طور مستقیم به جوهر وارد می‌شود. این امکان پخت انتخابی (Selective Sintering) نواحی خاص از مدار را فراهم می‌آورد و برای مدارهای ظریف بسیار دقیق است.

۳. پخت میکروویو (Microwave Sintering)

* عملکرد: در این روش از امواج مایکروویو استفاده می‌شود تا ذرات فلزی را به طور مستقیم گرم کند.

* مزیت کلیدی: این روش می‌تواند گرما را به داخل لایه‌های ضخیم‌تر نیز برساند و ممکن است در فرآیندهای رول به رول استفاده شود، اما کنترل دما در آن ممکن است از پخت نوری دشوارتر باشد.