Томские учёные модернизировали принтер для прямой печати печатных плат: теперь он измеряет высоту слоёв без контакта и следит за дефектами через камеру.
Забудьте про трафареты, паяльные маски и долгие недели ожидания, пока завод изготовит тестовую партию плат. В ТУСУРе — Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники — довели до ума принтер, который печатает электронику напрямую. Да, буквально: наносит высоковязкие проводящие пасты на подложку и формирует рисунок без единого сетчатого или металлического шаблона.
Работает над проектом лаборатория печатной электроники «Аддитив» ТУСУРа вместе с промышленным партнёром. И это не концепт из студенческой презентации: первый макет принтера прошёл опытную эксплуатацию ещё в 2024 году на реальном производственном участке. После испытаний разработчики собрали отзывы сотрудников предприятия и занялись модернизацией — с прицелом на точность позиционирования и удобство работы.
Многослойная печать: где начинается боль
Самая сложная задача — многослойная печать. Когда сопло наносит новый слой, оно обязано учитывать малейшие изменения высоты поверхности уже сформированного слоя на керамической подложке. Толщина напечатанной плёнки — около 30 микрометров. Перепад высоты всего в 10–15 микрометров уже способен вызвать проблемы. Масштаб терпения и инженерной аккуратности здесь просто запредельный.
Чтобы решить эту проблему, разработчики создают бесконтактную систему измерения расстояния между соплом дозатора и поверхностью подложки. Часть решений позаимствована из другого проекта ТУСУРа — геномного принтера, где тоже требуется филигранная точность позиционирования. Забавно: технологии для печати ДНК и электроники пересекаются, а разница между биологией и микроэлектроникой порой стирается в микрометрах.
Машинное зрение: брак ловят на лету
Второе направление модернизации — машинное зрение. В принтер добавили видеокамеру, которая контролирует качество нанесённого материала. В перспективе система должна находить дефекты прямо во время печати, а не после завершения работы. Разработчики уже испытали алгоритм распознавания дефектов на отдельных статичных изображениях. Теперь его нужно адаптировать под непрерывный видеопоток — а значит, доработать и программное обеспечение, и конструкцию дозатора.
Зачем это нужно, кроме красивых слов
Прямая печать без трафаретов особенно полезна при создании прототипов и в мелкосерийном производстве электроники. Если рисунок платы меняется, новый физический трафарет изготавливать не нужно — достаточно поправить цифровую модель. Это сокращает время и стоимость разработки новых электронных устройств.
По сути, речь о том, чтобы печатные платы можно было менять так же быстро, как макет в графическом редакторе. Неудивительно, что подобные решения вызывают интерес у тех, кто заказывает печатные платы и ждёт каждую итерацию как манну небесную. Гибкость итераций — здесь главный козырь. Напомним, лаборатория «Аддитив» появилась в ТУСУРе в 2022 году, а её промышленным партнёром выступает АО «НПЦ «Полюс». Работа ведётся и с консорциумом «Аддитивные технологии в радиоэлектронике».
Конечно, до массового производства ещё далеко, и первый блин в таких проектах всегда комом. Но факт остаётся фактом: российская разработка в области печатной электроники обрастает реальными инженерными решениями, а не только презентациями и обещаниями. И это уже повод присмотреться внимательнее.