Российский принтер научили печатать электронику и искать брак на ходу
Ученые Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) модернизировали принтер для печати электроники и производства прототипов печатных плат и многослойных интегральных схем.
Устройство наносит высоковязкие проводящие пасты прямо на подложку, поэтому при формировании рисунка ему не нужны сетчатые или металлические трафареты.
Над проектом работает лаборатория печатной электроники «Аддитив» ТУСУРа вместе с промышленным партнером. Первый макет принтера прошел опытную эксплуатацию в 2024 году на реальном производственном участке. После испытаний разработчики собрали отзывы сотрудников предприятия и сосредоточились на повышении точности позиционирования и удобстве работы с устройством.
Сложнее всего оказалась многослойная печать. При нанесении нового слоя сопло должно учитывать небольшие изменения высоты уже сформированной поверхности на керамической подложке. При толщине напечатанной пленки около 30 мкм перепад высоты в 10—15 мкм уже способен вызвать проблемы. Для повышения точности команда создает бесконтактную систему измерения расстояния между соплом дозатора и подложкой. Часть решений позаимствовали из другого проекта ТУСУРа — геномного принтера, которому также требуется точное позиционирование.
В принтер добавили видеокамеру для контроля качества нанесенного материала. Система должна выявлять дефекты прямо во время печати, а не после ее завершения. Алгоритм распознавания уже испытали на отдельных статичных изображениях, теперь его адаптируют для непрерывного видеопотока. Для этого потребуется доработать программное обеспечение и конструкцию дозатора.
Прямая печать без трафаретов подходит для прототипирования и мелкосерийного производства электроники. Если рисунок платы меняется, новый физический трафарет изготавливать не нужно, достаточно изменить цифровую модель. Такой подход может сократить время и стоимость разработки новых электронных устройств.
