Elektronische circuits uit de printer

Herbert Blankesteijn

Printerfabrikant Epson heeft begin november een techniek gepresenteerd om electronische circuits te maken met behulp van een printer. Electronica kan daarmee goedkoper, milieuvriendelijker en plooibaarder worden

Het inwendige van een computer zit vol met van die groene borden, in vaktermen 'printplaten,' 'printed circuit boards' of kortweg 'pcb's' genaamd. Het oppervlak daarvan bestaat voor een deel uit een soort wegenplan, waarbij de 'wegen' op een omslachtige manier om elkaar heen lopen. De verklaring voor dat merkwaardige patroon is simpel: deze wegen zijn elektrische verbindingen en die mogen elkaar niet kruisen op straffe van kortsluiting.

Dergelijke circuits worden met fotografische technieken gemaakt. De printplaat-in-wording heeft een lichtgevoelige laag, het gewenste patroon van verbindingen wordt in een masker vastgelegd, dat wordt op de aanstaande printplaat geplaatst en belicht, waarna het belichte deel van de gevoelige laag - dus alles wat niet tot het patroon van verbindingen behoort - kan worden weggeëtst.

Volgens Epson kan dat makkelijker, sneller en beter. Met behulp van verschillende soorten inkt - grof gezegd geleidende en isolerende - kan het vereiste patroon in één keer op een ondergrond worden geprint. Er zijn geen chemische bewerkingen nodig en er zijn dus minder afvalstoffen. En een van de mooiste voordelen: de inkt kan in een groot aantal lagen worden aangebracht. Daardoor is het mogelijk in het circuit ongelijkvloerse kruisingen op te nemen, wat het ontwerp vereenvoudigt en meer complexe verbindingen toelaat

Epson heeft een testschakeling getoond die bestaat uit twintig lagen inkt op flexibel materiaal. Dat is nóg een voordeel: omdat er het aantal bewerkingen kleiner is en minder omslachtig, is een harde ondergrond onnodig. Daarmee krijgen de ontwerpers van de apparaten waar de schakelingen in moeten worden opgenomen meer vrijheid.

Het gaat om een inkjet-techniek, te vergelijken met de techniek in de huidige huis-, tuin- en keukenprinters. De inkt wordt met een miniatuur-verfpistool op de ondergrond gespoten, in druppeltjes van tenminste 10 nanometer doorsnede (een nm is een miljoenste mm). Voor de testschakeling is een geleidende inkt gebruikt op basis van zilver, maar aluminium, nikkel en magnesium zijn ook mogelijk, zegt het bedrijf. Hoe de isolerende inkt van is samengesteld wil Epson niet zeggen.

Op dit moment kan Epson details printen van 50 micrometer breed (een micrometer is een duizendste mm). De lagen inkt zijn 4 micrometer dik. Epson denkt de details nog tot 15 micrometer te kunnen verkleinen. Dat zijn de maten die gebruikelijk zijn in printplaten voor mobiele apparaten als telefoons en zakcomputers. Daarom denkt Epson een concurrerende techniek hiervoor in handen te hebben. Let op: het gaat niet niet om fabricage van chips maar om de printplaten waar chips op worden gemonteerd. De meeste processors en geheugenchips worden momenteel gemaakt met 130-nanometertechnologie. Dat is minder dan een honderdste van de 15 micrometer die Epson voor de printtechniek als grens ziet. En dan zwijgt Beet nog over de 90 nm die nu geldt als state of the art en waarmee de nieuwste Pentiums worden gemaakt.

Het is niet voor het eerst dat electronische onderdelen worden geprint. Zowel Epson als Samsung hebben in mei aangekondigd dat ze beeldschermen kunnen printen volgens de OLED-techniek [LINK: 062 030115 En dan nu het oprolbare beeldscherm.doc]. Dergelijke beeldschermen zouden zowel in aanschaf als in gebruik goedkoper moeten zijn dan de huidige platte schermen. Kleine modellen komen langzamerhand op de markt; in het formaat van een computermonitor worden ze in 2005 of 2006 op de markt verwacht.

Epson denkt dat de geprinte circuits half zoveel kunnen kosten als wanneer ze op fotografische wijze worden gemaakt. De techniek zou in 2007 de eerste commerciële producten moeten opleveren.