بخشی از مقاله
خلاصه
چاپ جوهرافشان یکی از نوید بخشترین روشهای چاپ است که بهوسیله آن میتوان اجزاء مدارهای الکتریکی را در یک مرحله بر روی هر نوع زیرلایهای بهصورت چاپی تهیه نمود. در این تحقیق؛ از روش چاپ جوهرافشان، برای استحصال نانو ذرات نقره به وسیله پاشش محلولهای عامل کاهنده و نمک فلزی بر روی زیرلایه انعطاف-پذیری همچون کاغذ استفاده شده است. المانهای مقاومت و خازن بهصورت همزمان بر روی کاغذ بهعنوان فیلتر پایین گذر الکترونیکی - مدار - RC چاپ شدهاند.
در مدار RC چاپ شده بر روی زیرلایه کاغذی؛ ثابت زمانی 0/82 ʽs بدست آمده است . آزمونهای الکتریکی صورت گرفته نشان دهنده شباهت عملکردی مدار تهیه شده بهروش چاپ جوهرافشانی با مدار تهیه شده بهروش متداول بوده و این مدار از کارایی لازم جهت استفاده در ساخت مدارهای الکتریکی برخوردار می باشد.
کلمات کلیدی: چاپ جوهرافشان، فیلتر RC، استحصال، نانوذرات فلزی، الکترونیک چاپی
مقدمه
یکی از اهداف نهایی در الکترونیک، قابلیت ساخت مستقیم اجزاء الکترونیکی و مدارهاست. مقالات علمی و فنی بر نقش فنآوری چاپ در صنعت الکترونیک جهت ساخت قطعات؛ که الکترونیک چاپی نامیده میشوند، تأکید داشته اند. فناوری چاپ جوهرافشان، به¬عنوان روش چاپ امید بخشی برای ساخت قطعات و وسایل الکترونیکی معرفی شده است. این روش نوین از چاپ مزایایی از جمله؛ کامل نمودن ساخت نمونه در زمان استحصال مواد - فرآیند افزایشی - ، غیر تماسی بودن، سرعت، انعطافپذیری، سادگی و برخورداری از بار کم آلایندگی محیط زیست را ارائه دادهاند.
در ساخت خازن تمام پلیمری جهت نشاندن پلیمر رسانا بر روی زیرلایه برای ایجاد صفحات خازن از فناوری جوهر افشانی بهره گرفته شده است. این روش قادر به پاشش محلول حاوی نانو ذرات فلزی بر روی سطوح انعطافپذیری چون کاغذ، پارچه و فیلمهای پلیمری میباشد.ایده استفاده از چاپگر جوهرافشان در ساخت قطعات و وسایل بوسیله شرکت QinetiQ در سال 2003 میلادی به ثبت رسید. بر اساس ایدههای این اختراع، صفحه مدار چاپی میتواند بسادگی بوسیله چاپگر جوهرافشان، با چاپ مستقیم نمک فلزی و عامل کاهنده، بهجای دو رنگ از چاپگر جوهرافشان معمولی چاپ شود.
روش چاپ جوهرافشان با استفاده از پاشش محلولهای نمک فلزی و عامل کاهنده جهت استحصال شیمیایی المانهای مقاومت، خازن و سلف بکار رفته است.برای اولین بار مدار RCکاملاً پلیمری با استفاده از فناوری چاپ جوهرافشان ساخته شد. در این تحقیق از پلیمر رسانا بهعنوان المان مقاومت و الکترود خازن بهکار رفته است و برای دی-الکتریک از پلیمر نارسانا استفاده شده است. همچنین در مطالعاتی مشابه و فیلتر RC پلیمری با استفاده از روش چاپ جوهرافشان ساخته شده است که اُفت خواص پلیمرها و کارایی مدار RC مورد بررسی قرار گرفتهاند.
قابلیت ساخت اجزاء غیرفعال الکتریکی - خازن، مقاومت و سیم پیچ و مدار RC بوسیله روش چاپ جوهرافشان مورد بحث و بررسی قرار گرفتهاند. همچنین عملکرد مدار RC بهعنوان فیلتر پایینگذر نشان میدهد که این مدار سیگنالهای ورودی را در فرکانس پایین عبور میدهد. ساخت خازن کاملاً جوهرافشانی شده بر روی زیرلایههای انعطافپذیر جهت الکترونیک پوشیدنی ارائه شدهاند. در این تحقیقات از نانوذرات نقره جهت چاپ الکترودهای خازن با صفحات موازی و از پلیمر نارسانا - SU-8 - بهعنوان دیالکتریک خازن استفاده شدهاند.
تحقیق حاضر با هدف، توسعه روش استحصال شیمیایی اجزاء مدارهای الکتریکی با استفاده از روش چاپ جوهرافشان بر سطح بسترهای انعطافپذیر و کاغذ به انجام رسیده تا به نوبه خود، امکان دست یافتن به منسوجات الکترونیک پوشیدنی را فراهم نماید.
مواد و تجهیزات به کار رفته
در این تحقیق، از آسکوربیک اسید و نیترات نقره به ترتیب جهت تهیه محلولهای ماده کاهنده و نمک فلزی استفاده شده است. محلولهای آسکوربیک اسید و نیترات نقره با استفاده از آب مقطر، بهترتیب با غلظتهای وزنی %30 و %50/25 تهیه شدهاند. برای انجام عملیات چاپ مدار RC؛ از کامپیوتر مجهز به نرم افزار و چاپگر جوهرافشان hp مدل Apollo p-1200 دارای وضوح تصویر 300×300 dpi و کارتریج 26A مشکی استفاده شده است.
از کاغذ A4 با وزن سطحی 80 g/m2، بهعنوان زیرلایه برای چاپ محلولها بهکار رفته است. برای اندازهگیری مقاومت اُهمی و ظرفیت خازنی مدار چاپ شده از دستگاه اِلسیآر متر استفاده شده است. در آزمونهای الکتریکی مدار RC چاپ شده بهعنوان فیلتر پایینگذر از منبع تغذیه متناوب Thandorمُدل TG 2001 برای تولید موج سینوسی در فرکانسهای مختلف استفاده شده است. همچنین از اُسیلوسکوپ ANALOG Oscilloscope 35 MHz با مدل HM3030 جهت خواندن دامنه موج بهکار گرفته شده است.
روش انجام آزمایش
ابتدا جوهر محتوی کارتریج چاپگر را خالی کرده و بعد از تخلیه جوهر؛ داخل کارتریج، با استفاده از آب مقطر شستشو داده میشود. هر یک از محلولهای آسکوربیک اسید - ماده کاهنده - و نیترات نقره - نمک فلزی - در یک کارتریج جداگانه قرار گرفته و در آزمونهای چاپ جوهرافشانی بهکار گرفته میشوند. در ابتدا کارتریج حاوی آسکوربیک اسید را در داخل چاپگر قرار داده و بر روی زیرلایهای از جنس کاغذ، الگوی مدار RC چاپ شده و سپس کارتریج نیترات نقره را جایگزین کرده و بر روی همان الگویی که محلول آسکوربیک اسید نشانده شده، محلول نیترات نقره چاپ میگردد که منجر به استحصال شیمیایی نانوذرات فلزی نقره خواهد شد.
