DP TN02000067-003 – Tištěné prvky a systémy na keramických substrátech

Hlavní řešitel: doc. Ing. Jan Řeboun, Ph.D., Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta elektrotechnická
Kontakt: jreboun@fel.zcu.cz

Dílčí projekt zahrnuje VaV precizních průmyslových elektronických prvků a systémů s vysokou odolností zejména na bázi keramiky, které zahrnují vytváření a metalizaci 3D struktur. DP zahrnuje i přípravu nových tiskových past pro depozice na keramické substráty a depozice materiálů s využitím digitálních tiskových technik jako se Dispenzing či Aerosol Jet. Hlavní částí DP je realizace 3D keramických struktur pro elektronické aplikace pomocí 3D tisku, odlévání do forem, mechanického obrábění, či laserového mikro-obrábění. Mezi klíčové aktivity DP bude patřit VaV nanočásticových měděných past či inkoustů se zvýšenou pájitelností a bondovatelností, kompozitních či organických dielektrických past se zvýšenou permitivitou (High-K) či řízeným odporem, realizace 3D substrátů s vodivými motivy pomocí YAG laserového obrábění a aditivními technikami jako odlévání metodou “gel casting” či 3D tiskem (FFD, SLA). Pomocí 3D tisku mohou být realizovány např. fluidní keramické chladiče s vodivými motivy na lícové straně. Součástí aktivit bude výzkum nových přístupů ke zvyšování adheze tištěných vrstev na keramických substrátech. Bude rovněž řešena příprava nových typů keramických senzorů, využívajících vyvinuté způsoby realizace 3D keramických substrátů a jejich metalizace.

Cíle a aktivity:

Vývoj tiskových past a inkoustů pro nanášení na keramické substráty.
Aditivní výroba (AM) vodivých a funkčních/senzorových vrstev na 2D a 3D keramických substrátech pomocí metod AerosolJet, dispensing a sítotisk.
Subtraktivní výroba (SM) vodivých a funkčních/senzorových vrstev nebo motivů na 2D a 3D keramických substrátech s využitím laserů (NIR, IR).
Realizace 3D keramických struktur pro elektronické aplikace pomocí odlévání, mechanického obrábění a laserového mikroobrábění.
Realizace 3D keramických struktur pro elektronické aplikace pomocí 3D tisku.
Realizace keramických struktur MEMS a membrán.
Realizace nových typů keramických senzorů.

Plánované výstupy:

Plánovanými výstupy jsou především nové výrobní technologie umožňující realizaci elektronických funkčních prvků a systémů na keramických substrátech s využitím technologií digitálního tisku a aditivních metod výroby. Pomocí vyvinutých technologií budou realizovány prototypy senzorů, elektronických prvků či systémů a modulů, zejména na 3D keramických substrátech.

Výzkumné a vývojové aktivity v této oblasti poskytnou výzkumným partnerům a komerčním subjektům silné know-how, které je nezbytné pro budoucí vývoj elektronických systémů na bázi keramických substrátů.

Vyvinuté technologie umožní komerčním partnerům vyrábět speciální keramické výrobky pro elektronické aplikace, které jsou běžnými výrobními metodami (lisovací formy a povrchový tisk) neproveditelné nebo příliš drahé. Aplikace aditivních technologií při realizaci strukturně složitých 3D substrátů a jejich selektivní metalizace je využitelná zejména v oblasti průmyslových senzorů pro náročná prostředí (vysoké teploty a tlaky, radiace, agresivní chemikálie), elektronických prvků pro letecký a kosmický průmysl (vysoká odolnost a spolehlivost) nebo pro speciální senzory a prvky pro nové typy fúzních reaktorů (vysoké teploty, kompatibilita s vakuem, vysoké dávky radiace).

1 × Ztech (ověřená technologie)

Aditivní výrobní technologie pro 3D keramické struktury pro elektronické aplikace

2 × P (patent)

3D keramický prvek pro elektronické aplikace
Tištěná vrstvová struktura na keramickém nosiči

2 × Fuzit (užitný vzor)

3D tištěný keramický prvek pro elektronické aplikace
Tištěná vrstvová struktura na keramickém nosiči

3 × Gprot (prototyp)

Vodivá pasta se zvýšenou pájitelností a bondovatelností pro metalizaci keramických substrátů
Keramická struktura (membrána) MEMS
Snímač tlaku s keramickým kapacitním senzorem (materiál ZrO2)

3 × publikace:

2 × D (publikace na konferenci)
1 × Jimp (publikace v časopise)