In vi mạch công nghệ 3D

Những năm gần đây, các nhà nghiên cứu có thể tích hợp các vật liệu mới vào các quy trình in 3D để sản xuất các vật thể có hiệu suất và những tính năng kỹ thuật cao hơn nhiều lần.

Hơn thế nữa, các nhà nghiên cứu cố gắng tối ưu hóa quy trình in 3D, như tốc độ xử lý, kích thước các đối tượng khác nhau, độ chính xác khi in và thân thiện với người dùng. Nhưng đến nay hầu hết các phát triển trong lĩnh vực in 3D vẫn chỉ sử dụng một vật liệu duy nhất để in thông thường mà không thể tăng cường thêm các chức năng khác.

Sản xuất bằng phương pháp in ấn, có khả năng thực hiện các chức năng điện tử là một khái niệm rất mới trong lĩnh vực in 3D và vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Lĩnh vực chế tạo các thiết bị phức tạp nhưng rẻ tiền, có đầy đủ các chức năng điện tử, vấn đề xử lý và kết hợp hiệu quả các vật liệu khác nhau bằng công nghệ in 3D hiện đại vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển.

Trong lĩnh vực in nhiều lớp 3D, vấn đề then chốt là kết hợp đồng thời nhiều vật liệu vào cùng một đối tượng với khả năng tương thích của lớp trước với lớp. Điều này có nghĩa là khi in một lớp, các lớp đã in cần được xử lý bằng cách ủ hoặc sử dụng dung môi trực giao nhằm chống thẩm thấu biến dạng, ngăn chặn các cấu trúc không đều của lớp in.

Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Công nghệ Chemnitz và Viện Fraunhofer ENAS ở Chemnitz, Đức cách đây không lâu công bố một nghiên cứu về Vật liệu kỹ thuật nâng cao, đề cập đến khả năng sử dụng kết hợp giữa in phun và in lụa được sử dụng để chế tạo các vật thể điện tử bằng phương pháp in 3D.

In lụa được sử dụng để in các pin điện ban đầu, được sử dụng làm nguồn năng lượng cho đèn LED trạng thái rắn. In phun được sử dụng để in lắng các điện cực bạc và các cột kim loại, có vai trò liên kết dọc trên những lớp kính.

Thiết bị giới thiệu công trình nghiên cứu bao gồm một pin được in lụa, các dây dẫn bạc trên một nền tảng polymer được chế tạo bằng in phun.

Bằng phương pháp này, các nhà khỏa học sử dụng hai chế độ in khác nhau để in đối tượng 3D đa vật liệu, cho phép in các vết kim loại và polymer cách điện nhằm chế tạo các vật thể có chức năng điện tử 3D phức tạp. Các vật thể được in bao gồm cả vật liệu có chứa hạt nano dẫn điện và vật liệu polymer không dẫn điện.

Các nhà khoa học tin tưởng rằng, phương pháp tiếp cận này sẽ có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp chế tạo điện tử và vi điện tử sử dụng công nghệ in 3D, trong đó có các bảng mạch được chế tạo hoàn toàn bằng phương pháp in, nhiều lớp và có nhiều thiết bị phức tạp hơn.

Những vấn đề tiếp theo cần phải giải quyết liên quan đến việc sử dụng các vật liệu bổ sung thêm, tối ưu hóa tốc độ xử lý vật liệu trong khi in và những nghiên cứu chi tiết hơn về bề mặt các vật liệu khác nhau, được sử dụng đồng thời trong các công nghệ in.

TS Enrico Sowade, một trong những tác giả của công trình nghiên cứu giải thích: “Kết quả chính nghiên cứu của chúng tôi là công nghệ in lụa và in phun tiêu chuẩn có thể được khai thác để sản xuất các vật thể in 3D có chức năng điện tử đa vật liệu. Dựa trên bản mẫu rất đơn giản trong nghiên cứu của chúng tôi, có thể thấy tiềm năng cao phương pháp sản xuất mới bằng công nghệ in 3D với nhiều thiết bị khác nhau, phức tạp hơn, trước hết trong lĩnh vực sản xuất các chi tiết vi điện tử và in các bảng mạch”.