Inteligentne miniaturowe urządzenia plastikowe

Koncepcja trójwymiarowych MID powstała w latach 80. XX w. Jednakże, choć technologia ta ma liczne zalety w porównaniu z konwencjonalnymi układami scalonymi, jej komercjalizację utrudnia szereg problemów. Najnowsze postępy naukowe mogą umożliwić spełnienie złożonych wymagań tej technologii.


Roczne tempo wzrostu utrzymuje się od kilku lat na poziomie 20%, a europejscy naukowcy chcą odegrać ważną rolę na tym rynku dzięki finansowanemu ze środków UE projektowi "Pilot factory for 3D high precision MID assemblies" (3D-HIPMAS). Technologia zostanie zaprezentowana w futurystycznym europejskim zakładzie pilotażowym. Planuje się budowę czterech urządzeń demonstracyjnych: miniaturowych ogniw paliwowych, aparatów słuchowych, mikroprzełączników oraz samochodowych czujników ciśnienia.


Wytwarzanie polega na selektywnym platerowaniu na tworzywie sztucznym przy pomocy bezpośredniego kształtowania laserowego (LDS). Wiązka lasera "rysuje" okrąg na powierzchni części formowanej przy pomocy tworzywa zawierającego dodatek czuły na światło lasera. Następnie powierzchnia aktywowanego tworzywa jest pokrywana warstwami metalu podobnie jak w przypadku układów scalonych.


Naukowcy wybrali surowiec plastikowy i opracowali szereg nowych wysokowydajnych materiałów termoplastycznych zawierających nowe drobno zmielone dodatki LDS. Zbudowano także laser o bardzo dokładnej ostrości oraz opracowano nową technikę platynowania umożliwiającą wytwarzanie drobin metali o średnicy do 70 µm.


Formowanie dwuetapowe, bardziej sprawdzona technika, polega na formowaniu wtryskowym żywic polimerowych w dwóch etapach, a następnie nanoszeniu przewodzącego prąd metalu. Przygotowano innowacyjny doświadczalny proces formowania dwuetapowego oraz poddano go optymalizacji.


Badacze tworzą także wymagane precyzyjne trójwymiarowe podzespoły elektroniczne wraz z metodami monitorowania i kontroli jakości. Opracowano koncepcje trójwymiarowego montażu i manipulowania, zapewniające wysoką precyzję i przepustowość. Aktualnie zespół buduje rentgenowski system inspekcji, który zostanie wykorzystany w kontroli procesów i jakości w linii produkcyjnej.


Technologia 3D-HIPMAS powinna przyczynić się do zmniejszenia zużycia surowców, zużycia energii oraz kosztów, a także skrócenia czasu i poprawy wydajności produkcji. Przygotowano już plan przeniesienia elementów budulcowych do zakładów przemysłowych w całej Europie, czego efektem ma być zwiększenie konkurencyjności sektora produkcji inteligentnych miniaturowych podzespołów plastikowych.