17 Fevereiro 2022
Estruturação direta a laser e eletrónica impressa flexível: uma eletrónica híbrida para alavancar a indústria da nova era e as suas aplicações

Com um mercado esperado de atingir um volume de 74 mil milhões de dólares em 2030, a eletrónica impressa fornece novos fatores de formas flexíveis e leves para eletrónicos em diversas aplicações. Com o objetivo de minimizar o desperdício de material e os custos de produção, eliminando estruturas de suporte parasitas e reduzindo a quantidade de fios e a complexidade na estrutura, a eletrónica impressa é cada vez mais reconhecida como um facilitador fundamental para a Internet das Coisas como parte da “Quarta Revolução Industrial ”.

Materiais extensíveis podem ser usados para criar eletrónicos funcionais como RFIDs, células solares, LEDs e transistores. A combinação de sensores, atuadores e displays extensíveis pode ser usada para criar displays reais e tangíveis e IHMs (Interfaces Homem Máquina) amigáveis em todos os tipos de superfícies, especialmente em 3D.

Uma abordagem bem estabelecida para incorporar funções elétricas na superfície de objetos 3D é a Estruturação Direta a Laser (LDS – Laser Direct Structuring), na qual um aditivo no plástico moldado por injeção é ativado seletivamente por um laser. Este processo forma um padrão que é posteriormente metalizado usando revestimento eletrolítico. O LDS apresentou um tremendo crescimento há cerca de uma década e é usado para fabricar centenas de milhões de dispositivos a cada ano, dos quais cerca de 75% são antenas.

Laser Direct Structuring (com LPKF Fusion 3d 1100 e banhos químicos) no PIEP

No entanto, LDS revela algumas fraquezas. Uma baixa resolução em comparação com outros processos e uma única camada de metalização deixam espaço para abordagens alternativas. Uma delas é chamada de In Mold Electronics (IME). O princípio básico passa por aplicar traços condutores diretamente em um substrato termoformável e componentes SMD (Surface Mounting Devices) montados com adesivos condutores. O substrato é então termoformado para a forma desejada e preenchido com plástico moldado por injeção.

O IME é especialmente adequado para IHMs em interiores automóveis e painéis de controle de produtos de linha branca, uma vez que filmes decorativos podem ser usados ​​na superfície externa acima dos sensores de toque capacitivos. Em relação aos materiais usados ​​nesses processos, eles desempenham um papel crítico como em quase todos os novos programas eletrónicos. Os polímeros utilizados ​​em LDS e eletrónicos flexíveis incluem PET, LCP e PC, entre outros. Para um desempenho eficiente dos dispositivos eletrónicos devem ser levadas em consideração preocupações com a humidade, estabilidade térmica e dimensional, assim como a resistência a solventes.

Apesar de alguns aspectos técnicos e de processo, os atrativos e as virtudes do LDS, os sensores e a eletrónica, são os principais facilitadores para o futuro da indústria e suas aplicações. Desta forma, reduzindo a complexidade de fabrico, diminuindo o peso e permitindo novos fatores de forma – já que os PCBs (Printed Circuit Boards) rígidos deixam de ser necessários – a eletrónica híbrida pode trazer o melhor dos dois mundos para uma ampla variedade de dispositivos e tecnologias inovadoras e não tradicionais.

Agradecimentos

Trabalho desenvolvido no âmbito do projeto iDOURECA (n.45113), que foi cofinanciado pelo Portugal 2020, no âmbito do Programa Operacional para a Competitividade e Internacionalização (COMPETE 2020) através do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER).


Autores:

Ricardo FreitasLuciano Rietter, Bruno ValePIEP – Pólo de Inovação em Engenharia de Polímeros

Maria João LopesCeNTI – Centre of Nanotechnology and Smart Materials

Sónia GomesDoureca Produtos Plásticos Lda

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