Il processo di produzione additiva di PCB offre efficienza e vantaggi ambientali

Nov 26, 2023

Nella produzione tradizionale di circuiti stampati (PCB), vengono utilizzate sostanze chimiche per eliminare il rame in eccesso e creare la scheda finita. Tuttavia, molti di questi solventi chimici sono tossici e rappresentano un pericolo per l’ambiente e per chi li maneggia.

InnovationLab, un'azienda tedesca focalizzata sull'elettronica stampata e organica, ha introdotto un nuovo processo di produzione additiva ritenuto più sicuro ed efficiente dal punto di vista energetico. InnovationLab ha recentemente collaborato con ISRA su un progetto di ricerca chiamato Smart EEs2, finanziato da Orizzonte 2020, per creare un processo di produzione per circuiti saldabili a base di rame.

Compatibili con i processi di riflusso, questi nuovi circuiti consentono ai produttori di montare facilmente i componenti e passare a questa nuova tecnologia senza acquistare nuove apparecchiature. I PCB di InnovationLab sono serigrafati e possono includere fino a quattro strati. Il nuovo processo può anche produrre PCB sia standard che flessibili da utilizzare nell’elettronica ibrida.

Il processo additivo introdotto da InnovationLab utilizza un flusso di produzione altamente automatizzato per costruire un PCB utilizzando una tecnica additiva multistrato. Questo processo viene eseguito a 150°C, una temperatura inferiore a quella richiesta per la tradizionale produzione di PCB.

InnovationLab offre una pipeline “Lab-2-Fab” in tre fasi per la produzione di PCB, tra cui ricerca e sviluppo, produzione pilota e produzione industriale. Durante la fase di ricerca e sviluppo, InnovationLab e il cliente lavorano insieme per comprendere i requisiti e la fattibilità del progetto. Durante la fase di produzione pilota, InnovationLab realizza un prototipo. Infine, nella fase di produzione industriale, il prototipo viene distribuito in uno dei vari siti produttivi di InnovationLab.

Ciò che sembra essere una novità nel processo di produzione additiva di InnovationLab è l'uso della serigrafia per creare i circuiti che vanno sul PCB. In uno dei suoi siti di produzione, InnovationLab dispone di una “macchina da stampa” in grado di stampare circuiti su rame in modo molto efficiente, fino alla superficie totale di un campo da tennis in un’ora. Rispetto alle tecniche convenzionali, i substrati di InnovationLab sono fino a 15 volte più sottili, riducendo il consumo complessivo di materiale e gli sprechi.

Invece di incidere il rame per formare tracce (come nella tradizionale produzione di PCB), InnovationLab utilizza inchiostro di rame per creare rapidamente componenti elettronici su uno schermo attraverso un processo additivo. Gli inchiostri al rame, come quelli prodotti da Copprint, hanno un elevato livello di conduttività dopo la sinterizzazione. La sinterizzazione è il processo mediante il quale il rame viene trasformato in una massa solida e conduttiva dopo aver applicato calore e pressione. Tali inchiostri al rame e processi additivi diventeranno probabilmente più diffusi in futuro poiché i produttori di PCB cercheranno di migliorare l’efficienza del loro flusso di produzione.

Utilizzando stampa multistrato, metallo e dielettrico, InnovationLab ha sviluppato un prototipo con la sua tecnologia, che comprende un sensore e un logger a basso consumo, un'antenna stampata con un'interfaccia NFC (Near-Field Communication) e una piccola batteria che raccoglie energia da un cella solare stampata.

Secondo il responsabile dell'elettronica stampata di Innovation Lab, Dr. Janusz Schinke, l'azienda porterà il suo processo a volumi elevati, un milione di tracce saldabili o più, entro la fine dell'anno.

Tutte le immagini sono utilizzate per gentile concessione di InnovationLab