Eine Einführung in Metal Gel von Liquid Wire

Heute sprechen wir über Metal Gel™ mit Andrea Olvera-Gonzalez von Liquid Wire. Liquid Wire ist ein relativ neues Unternehmen, das fortschrittliche Flüssigphasenschaltungen für flexible und dehnbare Elektronik entwickelt. Wenn Sie diesen Blog öfter lesen, dann wissen Sie wahrscheinlich, dass wir hier bei der Indium Corporation große Fans der dehnbaren Elektronik sind. Lassen Sie uns mehr darüber erfahren!

Jim: Hallo Andrea. Vielen Dank für die Zeit, die Sie sich heute genommen haben. Könnten Sie den Lesern erläutern, was Metal Gel ist?

Andrea: Metal Gel ist ein Material aus der bekannten flüssigen eutektischen Gallium-Indium-Zinn-Legierung, die mit einer Oxid-Mikrostruktur und firmeninternen Zusatzstoffen modifiziert wurde. Es handelt sich um ein echtes rheologisches Gel, dessen flüssiger Bestandteil ausschließlich aus Metall besteht. Dies macht es zu einem hervorragenden Leiter, selbst wenn es bei industriellen Betriebstemperaturen als flüssige Phase auftritt. Metal Gel hat eine Konsistenz ähnlich wie Erdnussbutter und trocknet niemals aus. Es kann somit nicht brechen und der Leiter passt sich an jede Oberfläche an, auf die er gedruckt wird.  Wir entwickeln Prozesse, um Metal Gel mit einer Vielzahl von Substraten so zu verbinden, dass es vollständig eingekapselt ist. Dank des Verhaltens dieser hochviskosen Flüssigkeit bewahren die resultierenden Leiterbahnen eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, selbst wenn sie wiederholt gebogen oder bis auf das Mehrfache ihrer ursprünglichen Länge gedehnt werden. Die Oxid-Mikrostruktur erhöht die Viskosität und bindet die Flüssigkeit und verhindert so Leckagen. Es ist ein wirklich interessantes Material, das die Anwendung vieler traditioneller PCB-Herstellungsverfahren für Flüssigmetall-Schaltkreise mit dem zusätzlichen Vorteil ermöglicht, dass keine Lötstufe mit hoher Hitze erforderlich ist.

Jim: Sie erwähnten Flüssigmetall-Schaltkreise. Wie stellen Sie sie her?

Andrea: Trotz dieser großartigen Materialeigenschaften wurden Schaltungen aus Flüssigmetallen schon immer als zu schwierig für die Serienherstellung mit hoher Ausbeute angesehen. Durch eine kundenspezifische Rheologieabstimmung können wir direkt auf eine Reihe gängiger Kunststoffe, Kautschuke und Vliesstoffe drucken. Dank Laserätzung und direktem Auftrag von Metal Gel können wir aufeinanderfolgende Schichten von Metal Gel-Schaltkreisen in die laminierten Schichten gängiger Kunststofffolien einbauen, die in der Bekleidungs- und Elektronikindustrie verwendet werden. Es handelt sich um einen relativ einfachen Prozess, bei dem Metal Gel der einzige Leiter ist, der den gesamten Weg von den Verbindungen über die Durchkontaktierungen bis hin zur Befestigung der Komponenten zurücklegt. Dieses System ist elegant, weil es keine mehrfachen Aushärtungsschritte erfordert oder versprödete Stellen aufweist, wie man sie bei leitfähigen Tintenlösungen findet. Derzeit konzentrieren wir uns auf plattenverarbeitete Mehrschichtschaltungen mit Kenngrößen bis 300 Mikrometern und einer maximalen Größe von bis zu 25 cm auf einer Seite. In der Forschung und Entwicklung untersuchen wir immer kleinere Auflösungen und entwickeln automatisierte Fertigungswerkzeuge. Darüber hinaus arbeiten wir mit Kunden an kundenspezifischen Prozessen zum Drucken von Metal Gel-Verbindungen direkt in-line mit den hergestellten Produkten.

Jim: Das klingt nach einem einzigartigen Ansatz zur Herstellung flexibler und dehnbarer Schaltungen. Könnten Sie uns einige der Anwendungen nennen, die Ihnen vorschweben?

Andrea: Wir haben bei Liquid Wire viele Ressourcen investiert, um Substrate zu finden, die den dynamischen Fähigkeiten von Metal Gel entsprechen. Die Anwendungsmöglichkeiten sind grenzenlos. Denken Sie nur an die Anfänge des Internets und die Diskussionen über die Zukunft und wie kurzsichtig wir waren! Dasselbe gilt für diese Flüssigmetallschaltungen, die das Internet der Dinge revolutionieren werden. Neue Formfaktoren, neue Standorte und erhöhte Mobilität erzeugen mehr Daten zur Speisung von KI-Systemen. In naher Zukunft werden Schaltungen von Liquid Wire in zahlreichen Anwendungen eingesetzt werden, von tragbaren medizinischen Geräten bis hin zu Hochleistungssport- und Sicherheitskleidung, in der Bauwerksüberwachung, im Automobilinnenraum und sogar in der Luft- und Raumfahrt.

Jim: Wie wollen Sie diese Märkte in naher Zukunft angehen?

Andrea: Eine Möglichkeit, die komplexen Bedürfnisse dieser riesigen Märkte anzusprechen, ist unser Engagement bei NextFlex. Ihr Ziel ist es, flexible Hybridelektronik zu ermöglichen, indem die für wichtige Dual-Use-Anwendungen benötigten Materialien bereitgestellt werden. Wir unterstützen aktiv die Strategieüberarbeitung bei der grundlegenden Materialentwicklung und der Aufbau- und Verbindungstechnik, aber auch in Anwendungsbereichen wie Human Monitoring und Asset Monitoring. Diese Bereiche sind für die nächsten 10 Jahre zukunftsweisend und umfassen alle Aspekte elektronischer Lösungen. Beispielsweise Verbindungen, für die unser Metal Gel eine hervorragende neue Lösung ist, sowie die Verpackung von Sensoren, Chips und Komponenten in flexiblen und dehnbaren Formfaktoren. Die In-situ-Dehnungsüberwachung ist ein weiterer Bereich, für den sich unsere Metal Gel-Schaltungen hervorragend eignen, da wir mit den meisten Verbundwerkstoffen kompatibel sind und problemlos Dehnungssensor-Arrays drucken können.

Jim: Das ist super! Ich freue mich darauf, mehr über die Bewertung von Metal Gel durch NextFlex zu erfahren.

Andrea: Vielen Dank, Jim! Wir werden Sie auf jeden Fall über diese Ergebnisse informieren!

In einem zukünftigen Beitrag werden wir erneut über Metal Gel und die durchgeführten Tests sprechen.

~Jim H