ES2881275T3 - Método para fabricar circuitos flexibles - Google Patents

Abstract

Un método para fabricar un circuito flexible sobre una base textil, comprendiendo dicho método las etapas de: proporcionar un tejido polimérico de precisión de monofilamento que tiene aberturas cuadradas de malla coherente y uniforme y que tiene 4-600 hilos/cm, un diámetro de hilo de 10 a 500 micras, una estructura tejida, un peso de 15 a 300 g/m2 y un espesor de 15 a 1000 micras, teniendo dicho tejido primera y segunda superficies, aplicar un recubrimiento de metal, aleación o semiconductor sobre una o ambas de dichas primera y segunda superficies, eliminar, para formar un patrón de circuito deseado, porciones de dicho recubrimiento de metal, aleación o semiconductor de dicho tejido mediante una evaporación rápida y localizada proporcionada por un haz láser que no provoque fenómenos de combustión, fusión o degradación del tejido y adaptada para ser absorbida por dicho recubrimiento de metal, aleación o semiconductor, sin absorción ni modificación de la masa polimérica o superficies de dicho tejido, operando dicho láser con un régimen operativo continuo o pulsado, con una frecuencia de 100 MHz a 500 MHz, y una duración de pulso de láser de 200 ns a 10 femtosegundos, facilitando así la evaporación de dicho recubrimiento de metal, aleación o semiconductor al tiempo que limita la difusión de calor, teniendo dicho haz láser una longitud de onda de haz láser de 1080 nm a 354 nm, teniendo dicho haz láser una potencia de haz láser de 5 a 100 W , y teniendo dicho haz láser un punto de haz láser con un tamaño de punto de 10 a 200 micras, y proporcionar un sistema de enfriamiento para evitar que el tejido se degrade durante la evaporación del metal, la aleación o el semiconductor por dicho haz láser.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para fabricar circuitos flexibles

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0001] La presente invención se refiere a un método para fabricar circuitos flexibles.

[0002] En la actualidad, los circuitos flexibles se fabrican principalmente depositando un patrón conductor sobre una película de un material polimérico como poliéster y poliimida, seguido de un proceso de eliminación química para eliminar partes que no pertenecen al circuito que se está fabricando.

[0003] Los circuitos flexibles también se pueden fabricar mediante sustratos textiles metalizados de forma adecuada.

[0004] También se menciona aquí el conocido proceso de mordentado en el que el material se elimina principalmente mediante reacciones de radicales químicos con el sustrato.

[0005] El proceso químico de mordentado se realiza para crear patrones preestablecidos sobre un material textil metalizado.

[0006] Una primera etapa de un proceso de grabado o mordentado químico es preparar máscaras funcionales para formar sobre la tela metalizada un patrón deseado.

[0007] Mediante un proceso fotolitográfico o de fotograbado, el patrón así obtenido se transfiere desde su máscara a una capa delgada de un material sensible a la radiación UV que cubre la superficie de un sustrato textil.

[0008] Con el fin de generar los elementos electrónicos flexibles previstos, se realiza un proceso de mordentado o químico para eliminar selectivamente las porciones no enmascaradas del material de tela que cubre la capa de metal.

[0009] Los pasos fotolitográficos son los siguientes:

- aplicar la película fotosensible (capa protectora) sobre el sustrato;

- exponer a una radiación UV la película de capa protectora en regiones de la misma no cubiertas por el patrón definido en una máscara fotolitográfica que contacta con el sustrato;

- revelar la película protectora en las regiones expuestas de la misma (el llamado proceso positivo);

- mordentar la película metálica que subraya la película fotosensible en las regiones no cubiertas de este modo; - decapar

[0010] El revelado es la etapa operativa que afecta principalmente a la calidad del patrón.

[0011] El mordentado es el proceso utilizado para el trazado de elementos, que consiste en eliminar el exceso de metal dejando únicamente las conexiones de circuito diseñadas.

[0012] La eliminación se realiza mediante un baño ácido.

[0013] El reactivo de mordentado, el tiempo de mordentado y la temperatura relacionada y la agitación son los principales factores que controlan este proceso.

[0014] El decapado es el proceso que se lleva a cabo para eliminar una película fotosensible aún presente.

[0015] Es importante que el procedimiento de decapado no afecte negativamente a la capa metálica subyacente y no provoque contaminación de la misma.

[0016] El documento US 2011/217892 A1 describe una tela que comprende hilos de plástico tejidos y que tiene al menos un lado de la superficie parcialmente revestido de forma metálica que forma una estructura de trayectoria conductora. La estructura de la trayectoria conductora es un circuito impreso flexible, y cuando la tela se emplea como tela de impresión serigráfica, el revestimiento metálico conductor se usa para la disipación de la carga estática. Cuando la tela se emplea como tela de pantalla en una máquina de serigrafiado, el circuito impreso flexible se usa en un dispositivo de control para supervisar la tela de serigrafiado en busca de daños. La tela puede tejerse exclusivamente a partir de hilos que consisten en un material polimérico en particular PET de PA con un diámetro de 10-1000 micras y el revestimiento tiene un espesor de 10-1000 nm. En un método de fabricación, se proporciona una tela inicialmente sin revestir con una metalización en toda su superficie, y el revestimiento metálico se elimina parcialmente por medio de radiación láser de alta energía.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[0017] El objetivo de la presente invención es proporcionar un método para fabricar un circuito flexible sobre una base textil como se define en la reivindicación 1.

[0018] Otras características y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización preferida, aunque no exclusiva, de la invención que se ilustra, a modo de ejemplo indicativo, pero no limitativo, en la siguiente descripción.

[0019] Como se ha indicado, un circuito flexible fabricado mediante un método de acuerdo con la presente invención se basa en un material textil de precisión de malla uniforme de un solo hilo sintético.

[0020] Una textura muy uniforme, con una abertura de malla coherente en toda la tela, una alta resistencia mecánica y características de procesamiento, hacen que el material sujeto de tela de un monofilamento de precisión como se usa en el método de la reivindicación 1 sea una solución ideal como material básico para todas las aplicaciones que requieran una muy buena elasticidad, ligereza, transpiración, precisión y uniformidad en el rendimiento.

[0021] Los materiales de tela muy uniformes anteriores muestran propiedades mucho más constantes en términos de peso, espesor, características de superficie, rendimiento de temperatura, que otros sustratos flexibles, tales como películas poliméricas, telas no tejidas, telas de múltiples hilos, papeles y otros.

[0022] La uniformidad característica se mantiene constante a lo largo de todo el rollo de tela y de un lote a otro.

[0023] Los tejidos anteriores se fabrican con tolerancias muy estrictas, proporcionando así un sustrato textil con una predeterminada alta permeabilidad al flujo y características eléctricas modulables y reproducibles.

[0024] La uniformidad de características es un resultado de un tamaño de poro y propiedades de un monofilamento correspondientemente uniformes y del monofilamento utilizado en el tejido.

[0025] Además, los tejidos de precisión en cuestión tienen una muy buena resistencia frente a los agentes atmosféricos, el agua y la humedad y pueden fabricarse a escala industrial con una calidad estable y reproducible.

[0026] Además, los tejidos objeto de un monofilamento, utilizados en el método inventivo para fabricar circuitos flexibles, pueden fabricarse a partir de un material seleccionado del grupo que consiste en poliéster, poliamida, polipropileno, polietersulfona, poliimida, poliamidaimida, sulfuro de polifenileno, polieteretercetona, fluoruro de polivinilideno y politetrafluoroetileno, con un rango de abertura de malla de 2500 a 0 micras.

[0027] La construcción textil de los materiales de tejido de un monofilamento tiene las siguientes características: 4­ 600 hilos/cm; un diámetro de hilo de 10 a 500 micras, una estructura tejida, un peso de 15 a 300 g/metro cuadrado; un espesor de 15 a 1000 micras.

[0028] Alternativamente, también es posible utilizar tejidos de multifilamento hechos de un material de fibra de aramida, con un rango de hilos/cm de 3 a 30 y un peso de 30 a 550 g/m2

[0029] Se pueden usar diversas variaciones del tejido objeto como un sustrato para fabricar los circuitos flexibles de la invención, y el tejido fabricado mediante el método aquí descrito puede tener propiedades de transpiración. En ejemplos no de la invención, el tejido puede tener características modulares y altamente flexibles y, además, también puede tener características mecánicas que le proporcionen una duración y resistencia a la fatiga mejoradas y como material de tejido de partida es posible utilizar una tela “blanca” lavada y térmicamente fijada, una tela coloreada, una tela procesada con plasma o una tela procesada hidrofóbica, hidrofílica, antibacteriana y similares.

[0030] Con las palabras "electrónica flexible" se entienden aquí circuitos eléctricos y electrónicos flexibles.

[0031] El sistema utilizado para fabricar elementos conductores flexibles integrados en los tejidos sintéticos de monofilamento de precisión es un proceso novedoso basado en la combinación de varias tecnologías.

[0032] El resultado consiste en una pluralidad de elementos eléctricos y electrónicos que tienen un rendimiento funcional diseñado para aplicaciones objetivo y propiedades mejoradas de flexibilidad, ligereza, integración, forma y tamaño.

[0033] El proceso comprende una etapa de aplicación de un material metálico sobre una o ambas superficies del tejido sintético de monofilamento, que preferiblemente se lleva a cabo, según la presente invención, mediante pulverización catódica o deposición galvánica o alternativamente mediante proceso CVD, PVD, un depósito químico o, alternativamente, un laminado de diferentes elementos de chapa metálica sobre el tejido sintético de monofilamento.

[0034] Los revestimientos metálicos aplicados a la tela pueden tener un espesor que varía de 10 a 5000 nm y el revestimiento puede ser una disposición de revestimiento de una sola capa o de varias capas.

[0035] Los recubrimientos metálicos antes mencionados pueden consistir en diferentes metales, aleaciones de los mismos y semiconductores, preferiblemente seleccionados entre: níquel, oro, acero, cobre, plata, aluminio, titanio, cromo, estaño, óxido de indio y estaño, óxido de zinc y aluminio, óxido de estaño y flúor, óxido de estaño y antimonio.

[0036] Por tanto, mediante el método en cuestión, se proporciona preferiblemente una tela en la que las porciones de superficies de contacto no metalizadas entre los hilos superpuestos y las pinzas metálicas entre las porciones extremas de dichas superficies proporcionan las propiedades deseadas de conductividad eléctrica y una estabilidad de tamaño mejorada y un peso reducido con respecto al mismo tipo de tejido metalizado fabricado con la misma aleación de metal y con la metalización también en superficies superpuestas de contacto de hilo.

[0037] El revestimiento de pulverización catódica puede ser uno de los métodos más flexibles para depositar físicamente un revestimiento metálico o no metálico sobre una superficie textil.

[0038] El material de revestimiento se introduce en la cámara de vacío como un cátodo, en forma de una placa metálica.

[0039] Después de haber hecho el vacío en la cámara, se suministra a la misma el gas de proceso (aquí se utiliza convencionalmente argón debido a su alto peso atómico). Luego, se aplica un alto voltaje y se introduce el gas.

[0040] Los iones argón positivos se someten a un proceso de aceleración en el cátodo negativo y entonces son expulsados átomos de la placa metálica, para ser depositados sobre el tejido de monofilamento dispuesto homogénea y uniformemente en la cámara.

[0041] A diferencia de varios otros métodos de depósito al vacío, no se produce fusión del material y, por consiguiente, los materiales metales y aleaciones pueden depositarse con una alta eficacia y control.

[0042] Los metales y aleaciones preferiblemente utilizados son acero, titanio, cobre, aluminio, cromo, metales nobles.

[0043] Más específicamente, es posible depositar mediante pulverización catódica aleaciones y metales diamagnéticos.

[0044] Mediante la misma tecnología y equipo anteriores es posible realizar una pulverización catódica reactiva: además del gas de proceso, la cámara de proceso es suministrada con un gas reactivo, como nitrógeno u oxígeno, para hacer que se forme nitruro u óxido metálico depositado en los sustratos, como TiO2 o TiN.

[0045] A este respecto, debe señalarse que la pulverización catódica se puede realizar sobre tejidos monofilamento, tanto de naturaleza aislante como conductora.

[0046] Se pueden suministrar diferentes cátodos, que consten de diferentes materiales, a un sistema de pulverización catódica, por lo que también es posible realizar sistemas multicapa.

[0047] Además, puede ser posible modificar la combinación de las capas individuales variando la combinación de gases reactivos.

[0048] El espesor del revestimiento de metal elaborado mediante este método puede variar de 10 a 5000 nm, y dicho revestimiento de metal puede tener una construcción de una sola capa o de varias capas.

[0049] En un ejemplo no inventivo, la velocidad del proceso puede variar en el rango de 0 a 20 m/min, dependiendo del espesor del patrón metalizado a realizar.

[0050] En un ejemplo no inventivo del método denominado "pulverización catódica con magnetrón", el sistema de depósito utiliza un dispositivo pasivo diseñado para generar un campo magnetoestático.

[0051] Las partículas cargadas eléctricamente y los iones (que están sujetos a la fuerza de Lorenz) son desplazados por las líneas de flujo particulares de campo, impactando así varias veces contra el objetivo del cual se depositará una capa, mejorando enormemente el rendimiento del proceso ya que se introduce una mayor cantidad de material en el plasma.

[0052] Un aparato de pulverización catódica con magnetrón puede comprender hasta cuatro magnetrones.

[0053] Los parámetros de proceso se modifican para obtener capas de metal de diferentes propiedades (diferentes valores de conductibilidad de los patrones realizados y espesor y peso de la capa depositada (g/m2)).

[0054] Las características de la capa metálica se pueden modular diseñando adecuadamente los parámetros del proceso.

[0055] El proceso de pulverización catódica se puede controlar mediante los parámetros del mismo (como la velocidad del sustrato que se está procesando, la potencia del generador, etc.) en el objetivo dispuesto en la cámara de procesamiento, las condiciones ambientales (grados de presión/vacío, gases de proceso).

[0056] La deposición por pulverización catódica permite lograr películas conductoras de muy buena calidad y, mediante enfoques específicamente diseñados, también permite lograr propiedades superficiales y estéticas diferentes de las del material de partida en una fase en masa.

[0057] La pulverización proporciona una combinación incomparable de ventajas: es el método más limpio entre otras técnicas de recubrimiento, es económicamente eficiente y proporciona un espesor de recubrimiento tan delgado como sea posible; se trata de un proceso seco a baja temperatura y, por tanto, no afecta química ni térmicamente al sustrato textil conservando sus características básicas.

[0058] Además, este método proporciona una unión indestructible entre la película y el sustrato, ya que los suelda entre sí a nivel molecular por las fuerzas de Van der Waals, proporciona una mayor flexibilidad operativa que la de otros métodos de recubrimiento, ya que, al ser un tipo frío de proceso de transferencia, se puede utilizar para depositar una amplia gama de materiales conductores o aislantes sobre cada tipo deseado de tejido de monofilamento, al tiempo que proporciona una conductibilidad calibrada y uniforme por todo el sustrato.

[0059] La metalización por electrodeposición galvánica, preferiblemente, a su vez, representa un proceso para hacer revestimientos metálicos sobre una superficie dada aprovechando una corriente eléctrica.

[0060] La electrodeposición de metales y aleaciones metálicas consiste en electrolizar una solución acuosa cuyos componentes principales son las sales de un metal que se utiliza para formar el revestimiento.

[0061] En una cuba o piscina, que constituye el llamado baño galvánico, y que contiene una solución acuosa de una sal metálica a depositar, se disponen dos electrodos.

[0062] A dichos dos electrodos se les aplica una diferencia de potencial mediante un generador de corriente.

[0063] En tal estado, los cationes del metal que se deposita se desplazarán hacia el cátodo (con carga negativa) mientras que los aniones se desplazarán hacia el ánodo (con carga positiva).

[0064] Bajo el efecto de un campo eléctrico generado por una diferencia de potencial aplicada entre los dos electrodos generadores, los cationes migran hacia el polo negativo (cátodo) y los aniones hacia el positivo (ánodo), provocando así que una corriente eléctrica pase a través de la solución.

[0065] Al contactar los electrodos, se producen dos reacciones de oxidación-reducción en los iones de la solución, con transferencia de electrones, respectivamente, la reducción del cátodo y la oxidación del ánodo.

[0066] Este proceso se denomina "electrólisis".

[0067] En la celda electrolítica, los artículos a recubrir se conectan al polo negativo de una fuente de corriente continua y forman el cátodo, mientras que el ánodo se acopla al polo positivo de la fuente y cierra el circuito eléctrico.

[0068] Los cationes metálicos en solución que se mueven libremente se descargan sobre la superficie del cátodo, que se cubre lentamente con una fina capa metálica.

[0069] Generalmente, el ánodo está constituido por placas o barras del metal a depositar y, durante la electrólisis, se consume para suministrar los iones de la solución que se descargan sobre el cátodo.

[0070] Los procesos de electrodo pueden incluir tanto metales nobles como plata y oro como metales comunes como níquel, hierro, zinc y cobre.

[0071] La estructura cristalina depositada y sus propiedades mecánicas y físicas, tales como conductividad, dureza superficial, resistencia a la abrasión y uniformidad, dependen de los siguientes parámetros operativos principales:

- la composición y concentración del baño electrolítico;

- la densidad de corriente;

- el voltaje aplicado a los electrodos;

- la temperatura;

- el pH;

- la agitación del baño galvánico.

[0072] Con respecto a la capa de metal a depositar, que normalmente es de decenas de mieras o menos, para un valor de densidad de corriente dado (expresado en A/dm2), a la que opera el baño, y conociendo la velocidad o régimen de depósito, es suficiente establecer el tiempo necesario para proporcionar un depósito de espesor deseado u objetivo.

[0073] Preferiblemente, la aplicación de un metal por laminación de hojas o láminas metálicas consiste en realizar una estructura compuesta de múltiples capas utilizando presiones y temperaturas específicamente diseñadas.

[0074] En un ejemplo no inventivo, las capas laminadas de cobre tienen un espesor constante y preestablecido, normalmente 18, 35 o 70 pm.

[0075] A continuación, se describirá un proceso de ablación con láser sobre el tejido polimérico de monofilamento metalizado, mediante la aplicación de una de las técnicas o métodos anteriores.

[0076] Los materiales sometidos al proceso de ablación láser comprenden tejidos poliméricos de monofilamento con un recubrimiento metálico en una o ambas superficies de los mismos, que tienen diferente construcción textil, peso, espesor y tipo de metalización (diferentes metales, aleaciones de los mismos, y semiconductores, preferiblemente seleccionados entre los siguientes: níquel, oro, acero, cobre, plata, aluminio, cromo, titanio, estaño, óxido de indio y estaño, óxido de zinc y aluminio, óxido de estaño y flúor, óxido de estaño y antimonio).

[0077] Para la aplicación anterior se usa preferiblemente un láser de diodo, pero, con las modificaciones adecuadas, también es posible usar un láser de estado sólido o un láser de CO2.

[0078] El haz láser se focaliza preferentemente sobre la tela metalizada mediante un conjunto o sistema de lentes, con un ajuste micrométrico de movimiento o desplazamiento, mientras que el movimiento del haz por la tela se puede lograr mediante ejes cartesianos, un brazo robótico, un sistema de lentes y/o uno o más espejos reflectantes junto con un cabezal galvanométrico.

[0079] Además, el desplazamiento del haz láser por el tejido puede conseguirse mediante un desplazamiento combinado del haz y el tejido, es decir, mediante cualquiera de los métodos indicados anteriormente, simultáneamente con un desplazamiento del tejido que, en cada caso, debe mantenerse ligeramente tensado entre dos elementos de cojinete (en un ejemplo no inventivo, se hace que un rollo de tela, que está ligeramente tensado por fuerzas de tracción y contra tracción, se deslice debajo del cabezal láser).

[0080] En el caso en el que se ablacionen revestimientos metálicos multicapa u otros tejidos de gran tamaño, en el que una combinación de un espesor de revestimiento y calor de evaporación latente del metal diseñado alcanza un nivel tal que provoca una transferencia de calor al sustrato polimérico (por conducción), que podría causar una degradación o una fusión del polímero en masa, entonces se proporciona un sistema de enfriamiento para proporcionar una rápida disipación de calor.

[0081] En ejemplos no inventivos, es posible utilizar sistemas de enfriamiento de aire forzado o de fluido refrigerante, o un baño de enfriamiento o sumergiendo parcialmente el tejido en un recipiente de enfriamiento. En algunos casos, en los que el espesor o en general la cantidad de material a eliminar es grande, se deberían utilizar sistemas de succión específicamente diseñados para evitar que las partículas metálicas extirpadas sean transportadas a través de los humos del proceso y nuevamente depositadas en la superficie de la tela, afectando negativamente las propiedades estéticas del patrón.

[0082] El proceso de ablación láser aplicado al tejido de monofilamento metalizado se basa en una selección de una óptima longitud de onda, que es absorbida por el metal y atraviesa el polímero (que constituye el monohilo sintético) sin ser absorbido por este último.

[0083] El haz láser tiene una longitud de onda de 1080 nm a 354 nm, una potencia de láser de 5 a 100 W y un punto de láser tiene un tamaño de punto de 10 a 200 micras.

[0084] Las fuentes láser utilizadas experimentalmente en diferentes tipos de tejidos, diferenciadas por su composición química del hilo, construcción textil (hilos/cm, diámetro del hilo, tejido, peso, grosor) para las operaciones de acabado y metalizado han sido las dos siguientes: una fuente láser con una potencia máxima de 10 W y una longitud de onda de emisión de láser de 1064 nm, un tamaño mínimo de punto de 50 micras y una fuente de láser de fibra con una potencia máxima de 30 W, una longitud de onda de emisión de 1070 nm y un tamaño mínimo de punto de 80 micras.

[0085] A medida que disminuye el tamaño del punto de láser, se pueden lograr valores de resolución más altos, incluso si el resultado final se ve muy afectado por el sustrato usado, es decir, por los números de hilos/cm y el tamaño de hilo.

[0086] Además, a medida que disminuye el diámetro del hilo y aumenta el número de hilos/cm, mayor será la resolución.

[0087] Ambas fuentes operan en un régimen pulsado y comprenden un tipo galvanométrico de sistema de desplazamiento del haz láser.

[0088] Así, mediante el método descrito anteriormente, es posible preservar todas las ventajas peculiares de un procesamiento láser: un buen nivel de precisión y definición de la imagen y del contorno del patrón, una buena repetibilidad del patrón, un tiempo de operación muy corto, un sistema simple de carga y descarga del material en proceso (en el caso de un rollo de material textil en proceso, es posible utilizar un sistema de bobinado y desbobinado previo), una gran flexibilidad de control electrónico del equipo que permite cambiar y modificar rápidamente por un ordenador el patrón a reproducir.

[0089] Esto es muy diferente, por ejemplo, de un proceso de grabado químico que es mucho más lento, no permite procesar rollos y requiere preparar máscaras dedicadas para hacer los diferentes patrones.

[0090] Se han realizado muchas muestras y se han caracterizado por los dos sistemas láser descritos anteriormente, en tipos de tejido que tienen diferentes composiciones químicas de hilo y construcciones textiles (hilos/cm, diámetro de hilo, tejido, peso, grosor) y metalización: PES 90.64 metalizado por acero inoxidable, PES 150.27 metalizado por acero inoxidable, PES 180.27 metalizado por acero inoxidable, p Es 190.31 metalizado por acero inoxidable, PES 90.40 metalizado por níquel, PES 165.34 metalizado por níquel, PA 43.61 metalizado por níquel, PES 90.64 metalizado por cobre, PES 190.31 metalizado por cobre, PA 43.61 metalizado por cobre, PES 90.64 metalizado por aluminio, PES 150.27 metalizado por aluminio, p Es 180.27 metalizado por aluminio, PES 190.31 metalizado por aluminio, PES 40.90 calandrado y metalizado por titanio, PES 90.64 metalizado por titanio, PES 150.27 metalizado por titanio, PES 180.27 metalizado por titanio y PES 190.31 metalizado por titanio.

[0091] En los códigos mencionados anteriormente, el primer dígito después de la abreviatura de identificación del polímero identifica el número de hilos de tejido/cm, mientras que el segundo dígito identifica el diámetro del hilo.

[0092] En cada caso individual, en un primer momento se ha utilizado un método de laboratorio, que provee generar los cuadrados de muestra cambiando los parámetros del proceso, con el fin de identificar el rango de combinación de estado operativo óptimo.

[0093] A partir de los ensayos operativos se ha descubierto que el metal se elimina completamente sin dañar el polímero.

[0094] Como se mencionó anteriormente, se ha encontrado que, a medida que disminuye el tamaño del punto, entonces también disminuye el tamaño mínimo de la traza de material eliminado, que, en cualquier caso, es una función del material textil utilizado como sustrato.

[0095] Después de haber seleccionado los parámetros de proceso óptimos para los tipos particulares de tejidos y metales, y con un propósito demostrativo, se han realizado patrones mucho más complejos.

[0096] Por ejemplo, se han realizado circuitos funcionales más complejos e integrados con un propósito demostrativo: esto es, un circuito para encender una alimentación LED de alta luminancia suministrada a través de USB, un "flipflop" suministrado por USB y un circuito calefactor.

[0097] El propósito del circuito de encendido de LED simple ha sido el de mostrar una posibilidad efectiva de usar el tejido sujeto como reemplazo de una placa electrónica común y verificar el suministro de energía de un PC a través de un puerto USB.

[0098] Las trazas o pistas conductoras se han realizado mediante las tecnologías o métodos descritos anteriormente.

[0099] Un segundo ejemplo de aplicación ha sido la realización de un circuito intermitente alterno ("flip-flop").

[0100] Un circuito de este tipo permite encender y apagar alternativamente dos LCD (rojo y verde) mediante dos transistores accionadores que tienen una frecuencia de encendido que depende de la capacitancia de dos condensadores.

[0101] Como en el primer caso, la alimentación del circuito se logró a través de un USB (5V).

[0102] A pesar de la construcción más compleja, aprovechando los datos obtenidos a partir de la realización de un circuito anterior, las trazas conductoras se han realizado de una manera muy sencilla y rápida.

[0103] Se ha descubierto que la invención logra completamente el objetivo y los objetivos previstos.

[0104] De hecho, la invención ha proporcionado un método para fabricar circuitos flexibles a partir de un tejido que tiene la resistencia estructural y la flexibilidad operativa requeridas, manteniendo inalteradas sus características de permeabilidad y uniformidad.

[0105] Además de sus características básicas, también tiene propiedades funcionales ya que puede transformarse de un elemento textil pasivo en un elemento activo textil "inteligente".

[0106] Esto podría ser muy útil para aplicaciones industriales en varios campos, acústico, vehículos de motor, electrodomésticos, salud, diagnóstico, médico, bienes químicos de consumo, militar, electrónica, logística, publicidad y publicaciones y, en general, puede ser utilizado de forma adecuada en todas las aplicaciones en las que se requiera una alta flexibilidad operativa, uniformidad de características como peso y espesor, alta precisión y buena transpiración, una buena disipación de calor.

[0107] El método según la presente invención permite utilizar la electrónica especializada en aplicaciones para las que no se podía utilizar previamente.

[0108] Además, el método sujeto permite lograr nuevas relaciones de aspecto o parámetros de forma interesantes, al tiempo que hace posible un avance electrónico y de miniaturización.

[0109] Los tejidos objeto utilizados en el método consisten en composiciones de material polimérico de monofilamento que, mediante un revestimiento conductor, se transforman en una especie de cable eléctrico, permitiendo así, a diferencia de otros sustratos como papel, telas no tejidas o tejidos multi-hilo, realizar circuitos precisos y de alta resolución.

[0110] La uniformidad de las características técnicas y estructurales del tejido permite ajustar adecuadamente las propiedades del producto final y lograr un funcionamiento fiable y uniforme del mismo.

[0111] La transpiración de los tejidos objeto, además, permite realizar, a diferencia de las películas, un control de temperatura eficaz mediante una disipación térmica óptima, ya que se eliminan todos los problemas relacionados con una variación de rendimiento a medida que aumenta la temperatura.

[0112] La amplia gama de productos proporciona enfoques modulares, por ejemplo, con fines de filtrado, es decir, una selección de un sustrato que proporciona la mejor solución (abertura de malla, diámetro de hilo, número de hilos/cm) para el circuito y las aplicaciones previstas.

[0113] La flexibilidad del tejido y las propiedades mecánicas son mucho mayores que las de películas anteriores.

[0114] Esto permite superar las limitaciones de uso de placas de circuito impreso anteriores debido a la escasa resistencia mecánica y la limitada flexibilidad operativa de las mismas, en las que, si el radio de curvatura es mayor que un valor dado, se rompen las capas conductoras depositadas sobre la película impidiendo de ese modo que el dispositivo funcione correctamente y dañando las estructuras que no podrían seguir operando.

[0115] Los tejidos poliméricos de monofilamento se pueden procesar o mecanizar muy fácilmente (mediante soldadura, corte, taladrado, etc.), lo que implica una buena eficiencia de instalación y facilidad de montaje.

[0116] Además, las telas metalizadas se pueden cortar, plegar o curvar y ensamblar mediante adhesivos de unión o puntadas.

[0117] El método permite una integración simplificada y eficiente de todos los componentes eléctricos y electrónicos.

[0118] Los tejidos objeto así elaborados por el método proporcionan una plataforma flexible sobre los mismos mediante la cual es posible fabricar, a través de su integración, todos los componentes eléctricos y electrónicos que permitan el correcto funcionamiento del dispositivo, es decir desde el componente electrónico funcional específico hasta el circuito eléctrico, conexiones relacionadas y fuente de alimentación.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   i. Un método para fabricar un circuito flexible sobre una base textil, comprendiendo dicho método las etapas de:

   proporcionar un tejido polimérico de precisión de monofilamento que tiene aberturas cuadradas de malla coherente y uniforme y que tiene 4-600 hilos/cm, un diámetro de hilo de 10 a 500 micras, una estructura tejida, un peso de 15 a 300 g/m2 y un espesor de 15 a 1000 micras, teniendo dicho tejido primera y segunda superficies,

   aplicar un recubrimiento de metal, aleación o semiconductor sobre una o ambas de dichas primera y segunda superficies,

   eliminar, para formar un patrón de circuito deseado, porciones de dicho recubrimiento de metal, aleación o semiconductor de dicho tejido mediante una evaporación rápida y localizada proporcionada por un haz láser que no provoque fenómenos de combustión, fusión o degradación del tejido y adaptada para ser absorbida por dicho recubrimiento de metal, aleación o semiconductor, sin absorción ni modificación de la masa polimérica o superficies de dicho tejido, operando dicho láser con un régimen operativo continuo o pulsado, con una frecuencia de 100 MHz a 500 MHz, y una duración de pulso de láser de 200 ns a 10 femtosegundos, facilitando así la evaporación de dicho recubrimiento de metal, aleación o semiconductor al tiempo que limita la difusión de calor, teniendo dicho haz láser una longitud de onda de haz láser de 1080 nm a 354 nm, teniendo dicho haz láser una potencia de haz láser de 5 a 100 W , y teniendo dicho haz láser un punto de haz láser con un tamaño de punto de 10 a 200 micras, y

   proporcionar un sistema de enfriamiento para evitar que el tejido se degrade durante la evaporación del metal, la aleación o el semiconductor por dicho haz láser.
2. 2. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha aplicación de dicho recubrimiento de metal, aleación o semiconductor se lleva a cabo mediante un proceso seleccionado entre pulverización catódica, depósito galvánico, CVD, PVD, depósito químico o laminado de elementos de chapa metálica sobre dicho tejido de monofilamento.
3. 3. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho recubrimiento de metal, aleación o semiconductor tiene un espesor de 10 a 5000 nm y dicho recubrimiento de metal, aleación o semiconductor tiene una construcción de una sola capa o de múltiples capas.
4. 4. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho recubrimiento de metal, aleación o semiconductor comprende metales, aleaciones de los mismos y semiconductores seleccionados entre níquel, oro, acero, cobre, plata, aluminio, titanio, cromo, estaño, óxido de indio y estaño, óxido de zinc y aluminio, óxido de estaño y flúor, óxido de estaño y antimonio.
5. 5. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una de dichas primera y segunda superficies está al menos parcialmente recubierta, y porque las porciones de las superficies de contacto de los hilos superpuestos no están recubiertas, de modo que formen pinzas de metal, aleación o semiconductor.
6. 6. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho láser es un láser de diodo, un láser de estado sólido o un láser de CO2.
7. 7. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho método comprende focalizar dicho haz láser sobre dicho tejido mediante un sistema de lente focalizadora que incluye un medio de ajuste micrométrico de desplazamiento.
8. 8. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho método comprende conducir dicho haz láser conduciendo ejes cartesianos, un brazo robótico, un sistema de lentes y uno o más espejos reflectantes de cabeza galvanométrica.
9. 9. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho método comprende desplazar dichos haz láser y tejido a través de una trayectoria de desplazamiento formada por un desplazamiento combinado de dichos haz láser y tejido según la reivindicación 8 y por un desplazamiento simultáneo del tejido.
10. 10. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho revestimiento de metal, aleación o semiconductor se elimina simultáneamente de una o ambas superficies del tejido.
11. 11. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho método comprende fabricar el tejido recubierto sobre el que se realiza el proceso láser aplicando una o más capas de metal, aleación o semiconductor superpuestas sobre una o ambas superficies del tejido.
12. 12. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho tejido de monofilamento está hecho de un material seleccionado del grupo que consiste en: poliéster, poliamida, polipropileno, poliétersulfona, poliimida, poliamidaimida, sulfuro de polifenileno, polieteretercetona, fluoruro de polivinilideno y politetrafluoroetileno, con un rango de abertura de malla de 2500 a 0 micras.
13. 13. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho tejido es un tejido multihilo hecho de un material de aramida, con un rango de hilos/cm de 3 a 30 y un peso de 30 a 550 g/m2
14. 14. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho tejido tiene propiedades transpirantes.
15. 15. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho tejido es un tejido con patrón eléctricamente conductor.