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通过喷墨打印机制造的印刷电子产品

光子烧结技术为大规模打印电子产品生产提供了可能。Kelenn Technology公司首席执行官兼创始人迪迪埃·卢梭在接受采访时表示

印刷电子技术已走出先驱阶段,首批工业应用也已陆续展开。虽然潜在应用领域十分广泛,但迄今为止,仍缺乏能够帮助工业客户更轻松地开展应用的交钥匙系统解决方案。

法国打印机制造商及成像解决方案提供商凯伦科技(Kelenn Technology)推出了一款用于印刷电子领域的喷墨打印机。该设备采用金属纳米粒子墨水,可在A4尺寸的柔性基材(如纸张、薄膜或纺织品)上打印电子电路——整个过程实现自动化,日产量可达10,000张。

Kelenn Technology的首席执行官兼创始人迪迪埃·卢梭(Didier Rousseau)就KSCAN PE的开发情况接受了Polytec 的采访。

Kelenn Technology首席执行官兼创始人迪迪埃·卢梭在接受采访时表示

卢梭先生,贵公司主要从事什么业务?

凯伦公司成立于2005年。我们在巴黎总部拥有23名员工,目前在美国和印度设有两家分支机构。我们生产成像系统、工业应用打印机以及相应的软件。

我们的喷墨打印机主要供应给邮政领域的客户,用于地址打印、邮资加盖、交易处理和直邮等应用,同时也应用于文件安全、包装、薄膜应用和印刷电子等领域。我们的工业成像系统则在大规模、高速的生产过程中执行识别、物体追踪、检测、测量和分拣等任务。

“Kelenn 致力于通过 100% 的质量控制,在降低客户生产成本的同时创造附加值。”

开发新款 KSCAN PE 时,重点是什么?

在印刷电子市场中,存在多种将导电油墨印刷到不同基板上的技术。其中之一是喷墨技术,其显著优势在于印刷结果的高精度。然而,该工艺也面临诸多挑战,例如印刷结果的重复性和耐久性。 我们希望为工业生产环境打造一套集导电油墨喷墨打印与烧结工艺于一体的“一体化”打印系统。这是实现持久导电连接所必需的。该系统应能够以高吞吐量处理单张最大尺寸为A4的各类基板。

而Polytec 正是为此参与了烧结环节?

“Polytec 是该项目的理想开发合作伙伴,因为该公司在光子烧结工艺方面拥有丰富的专业知识,并且多年来一直代表美国紫外线闪光系统制造商Xenon Corporation在欧洲开展业务。”

除了氙气烧结系统之外,还有其他替代方案吗?

其实没有。氙气基本上是无可替代的,因为我们追求的是一种能够应对高循环率和大批量生产的工业级解决方案。其他技术,例如在烘箱中进行的热烧结,并不适用,因为其烧结过程耗时明显更长。此外,该过程需要向基板输入大量热量,这使得热敏材料(如薄膜)无法使用。

对于光子烧结技术,人们常担心无法在大面积上获得均匀的烧结结果——即所谓的“拼接”问题。而A4大小的面积并非小事——你们是如何解决这一问题的?

我们采用U形闪光灯和多脉冲方式对该区域进行烧结。我们完全不存在拼接问题,即有效区域边缘出现重叠或曝光不足的情况。

在项目期间,Polytec提供了怎样的支持?

Polytec 在整个开发过程中,Polytec 提供了强有力的支持。一方面,得益于他们前文提到的对烧结工艺的深厚专业知识;另一方面,我们得以在数月内对 Xenon 系统进行测试,以验证其可行性并确保系统集成。在此期间, 频繁提供宝贵的反馈和现场咨询,帮助我们将烧结工艺与其他生产步骤相协调,并使其适应工业应用。

该打印机操作简便,可通过触摸屏进行控制。

系统开发能否按计划完成?

不能完全这么说(笑)。将金属纳米粒子油墨的打印与烧结工艺相结合,是一个非常复杂的流程,我们为此花费了一年多的研发时间。我们遇到了完全陌生的现象,不得不无数次调整油墨配方,这反过来又直接影响了打印和烧结工艺。这是一项非常耗时且艰巨的工作。

KSCAN PE的主要优势是什么?

实际上,甚至可以说有5大优势:首先,得益于光子烧结工艺,我们实现了每天10,000张的卓越生产速度。其次,我们可以在各种柔性及热敏基材上进行打印,例如纸张、薄膜、纺织品等。第三个优势是,从某种意义上说,我们还可以进行3D打印,即在基材上形成凸起结构。 第四,喷墨技术的精度使得最小层厚可达200纳米,且导电率能稳定保持在每平方厘米100毫欧。这使得该技术比丝网印刷等工艺效率显著更高。这也直接降低了含银油墨的成本。

最后但同样重要的是,当然必须提到,Kelenn 是首家提供交钥匙式一体化系统的公司。

那么,该系统对哪些市场具有吸引力?

鉴于可印刷基材种类繁多,该系统拥有许多潜在的应用场景。目前的主要应用之一是印刷用于物体追踪的RFID天线。此外,OLED、电池或有机光伏电路也可以通过该系统进行印刷。我们目前认为医疗和保健领域是主要市场,由于RFID尺寸小且柔性好,在该领域有着广泛的应用。

那么,从今天的角度来看,你会得出怎样的结论呢?

如果没有Polytec ,我们就无法实现这一创新解决方案。我们计划继续携手并进,进一步开发该系统,以探索并实施更多应用。

打印机(左)和烧结系统的控制单元(右)。
图片来源:除非下文另有说明,所有图片均归Polytec GmbH所有。封面图片:spainter_vfx/shutterstock.com

我们的作者

Didier Rousseau
Kelenn Technology的首席执行官兼创始人
Dipl.-Ing. (FH) Jochen Grimm
光子学事业部战略产品营销部
info@polytec.com

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