Eristävän mustesuihkumusteen kehittäminen

Abstract

Insinöörityön tavoitteena on kasvattaa Electrian osaamista painettavassa elektroniikassa. Työssä on tarkoitus kehittää eristävä mustesuihkumuste, jota voitaisiin käyttää kondensaattoreiden ja transistorien valmistuksessa. Insinöörityön tulokset antavat pohjaa muiden musteiden kehittämiselle.

Liuotinpohjaiset musteet valmistettiin lämmitettävällä magneettisekoittimella ja vesipohjaiset musteet dissolverilla eli pikasekoittimella. Tulostetusta kalvosta mitattiin vastusta ja läpilyöntijännitettä, ja musteista taas mitattiin pintajännitys, viskositeetti sekä tutkittiin yhteensopivuutta tulostinpään kanssa.

Pintajännitys mitattiin pisaramittausmenetelmällä ja viskositeetti pyörökara viskosimetrillä. Musteen yhteensopivuutta tulostinpään kanssa testattiin jatkuvalla tulostuksella, missä seurattiin, kuinka kauan muste pysyy stabiilina. Eristeominaisuuksia testattiin yleismittarilla tai jännitelähteellä.

Suurin pintajännitys onnistuneessa tulostuskokeessa oli 45 mN/m, joten sitä voidaan pitää ylärajana musteen pintajännitykselle. Viskositeetti ei ollut kriittinen ominaisuus tulostuskokeissa, mutta alhainen haihtumisnopeus oli ratkaiseva tekijä musteen hyvään stabiilisuuteen tulostuskokeissa.

Parhaat tulokset tulostuskokeissa saavutettiin liuotinpohjaisilla musteilla. Etyleenidiglykoli ja butyylidiglykoliasetaatti muodostavat PMMA:n kanssa hyvän pohjan musteelle. Lisätutkimusta vaaditaan liuotinpohjaisen musteen tasaisempaan leviämiseen sekä vesipohjaisten musteiden stabiliteetin parantamiseksi.

The purpose of this thesis was to increase Electria's know-how in printed electronics. The aim of the thesis was to develop an insulating inkjet ink. The ink could be used in capacitors and transistors. The results of this thesis also serve as a base for the development of other inks.

Solvent borne inks were prepared with a magnetic stirrer on top of a heating plate. Water borne inks were prepared with a dissolver. The inks were tested for surface tension, viscosity and print head compatibility. The printed layer was tested for electrical properties.

The ink surface tension was measured by the drop-measurement method and viscosity was measured with a spindle viscometer. Ink compatibility with the print head was tested by continuous printing to find out how long the ink stayed stable. Insulating properties were tested with a multimeter and a voltage source.

The highest surface tension in a successful print test was 45 mN/m; therefore the surface tension of the ink should be below this. Viscosity was not a critical property in the print tests, but a low evaporation rate of the ink was found crucial to achieving good stability during the print tests.

Best results in the print test were achieved with solvent based inks. Ethyldiglycol and butyldiglycol acetate together with PMMA form a good base for the ink. Further study is required to achieve even spreading of solvent based inks and to improve the stability of water based inks.