Elektronik dünyası yıllardır sert, yeşil epoksi kartlara (PCB) hapsolmuş durumdaydı. Ancak "Nesnelerin İnterneti" (IoT) ve giyilebilir teknolojiler, devrelerin bükülmesini, katlanmasını ve hatta uzamasını zorunlu kılıyor. Bu esnekliği sağlayan sihirli değnek ise silikon değil, Mikronize İletken Tozlardır.
Bir plastiğin (PET, TPU veya Poliimid) üzerine elektrik devresi basmak, kağıda yazı yazmaya benzer. Tek fark, mürekkebinizin pigment değil, mikron boyutunda metal tozları içermesidir. Bu yazımızda, toz metalurjisinin esnek elektronikteki kritik rolünü ve üretim süreçlerini inceliyoruz.
Esnek bir devre üretmenin ilk adımı, doğru "İletken Pasta"yı (Conductive Paste) hazırlamaktır. Bu pasta üç ana bileşenden oluşur:
İletken Dolgu (Mikronize Toz): Elektriği taşıyan asıl eleman. Genellikle 1-10 mikron boyutundaki gümüş (Ag), bakır (Cu) veya karbon parçacıklarıdır.
Polimer Bağlayıcı (Binder): Tozları bir arada tutan ve esnek alt katmana (substrate) yapışmasını sağlayan reçine.
Çözücü (Solvent): Pastaya akışkanlık kazandıran ve baskı sonrası buharlaşan sıvı.
Buradaki mühendislik sırrı, "Süzülme Eşiği"ni (Percolation Threshold) yakalamaktır. Polimer yalıtkandır, toz ise iletkendir. Toz oranı öyle bir seviyeye (genellikle ağırlıkça %60-80) getirilmelidir ki, polimer kuruduğunda metal parçacıkları birbirine temas ederek (contact spots) kesintisiz bir elektron otoyolu oluştursun.
Nano boyuttaki gümüş tozları daha düşük sıcaklıkta sinterlenebilir ancak maliyetleri çok yüksektir ve topaklanma (aglomerasyon) sorunları vardır. Mikronize tozlar ise:
Maliyet Etkinliği: Endüstriyel üretim için çok daha ekonomiktir.
Proses Kolaylığı: Serigrafi (Screen Printing) gibi standart baskı yöntemlerinde elek tıkanıklığı yapmaz.
Yapısal Kararlılık: "Flake" (pul) şeklindeki mikronize tozlar, bükülme esnasında birbirleri üzerinde kayarak elektriksel teması küresel tozlara göre daha iyi korur.
En yaygın yöntemdir. Mikronize toz içeren pasta, desenli bir ipek veya çelik elek üzerinden esnek filmin üzerine sıvanır. Bu yöntemle RFID antenleri, membran anahtarlar ve ısıtıcı devreler (Heater Circuits) saniyeler içinde basılabilir.
Baskıdan çıkan devre henüz iletken değildir. Fırınlama işlemiyle:
Solvent buharlaşır.
Polimer bağlayıcı büzüşür.
Bu büzüşme, metal tozlarını birbirine sıkıştırır ve elektriksel iletkenlik başlar.
Mikronize Gümüş (Ag): Endüstri standardıdır. Oksitlense bile oksidi de iletken olduğu için performans kaybı yaşamaz. Ancak pahalıdır.
Mikronize Bakır (Cu): Gümüşe göre çok ucuzdur ve iletkenliği harikadır. Ancak havadaki oksijenle hızla yalıtkan bakır okside dönüşür. Bu yüzden özel koruyucu kaplamalar veya inert gaz altında üretim gerektirir.
Mikronize Karbon/Grafen: İletkenliği metallerden düşüktür ancak kimyasal direnci mükemmeldir. Genellikle esnek tuş takımlarında ve korozyona açık ortamlarda kullanılır.
Otomotiv: Koltuk doluluk sensörleri (baskı algılayan esnek devreler).
Sağlık: Vücuda yapıştırılan EKG bantları ve glikoz ölçüm sensörleri.
Lojistik: Kağıt veya plastik üzerine basılmış, mikronize gümüş/alüminyum tozlu RFID etiketler.
Isıtma Sistemleri: Montların veya araba aynalarının içine lamine edilen esnek ısıtıcı filmler (Joule Heating).
Mikronize tozlarla üretilen esnek devreler, elektronik üretimini "montaj" işinden çıkarıp "basım" işine dönüştürmektedir. Bu teknoloji, daha hafif, daha ucuz ve şekil alabilen ürünlerin önünü açarken; toz metalurjisi sektörüne de yepyeni ve katma değeri yüksek bir pazar sunmaktadır.
