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  • The Economist

La impresión ha recorrido un largo camino desde que Johannes Gutenberg perfeccionó el uso comercial de la prensa de impresión alrededor de 1493.

Desde entonces, los tipos móviles han dado paso a otros procesos, como la litografía y la impresión de pantalla. En la era digital, llegaron las impresoras láser y de inyección de tinta. Luego surgieron las impresoras 3D para hacer objetos sólidos levantando capas de material.

Lo que sería bueno es una máquina que también pudiera imprimir los elementos electrónicos que van en los dispositivos. Ahora un grupo de investigadores ha tenido éxito al demostrar cómo funcionaría esa máquina.

Aunque ya es posible imprimir capas de material para formar algunos dispositivos electrónicos básicos, como etiquetas inteligentes, estos productos tienden a ser grandes y relativamente poco sofisticados en comparación con los microchips hechos en una planta de fabricación de muchos miles de millones de dólares.

Algunos de los chips más recientes de Intel, por ejemplo, contienen transistores tan diminutos como 14 nanómetros, mil millonésimas de metro. Hacer cosas tan pequeñas permite que cientos de miles de componentes sean introducidos en un solo chip.

Avance tecnológico

En la industria de la electrónica, típicamente, los chips son fabricados en lotes en laminillas de silicio. Las laminillas luego son cortadas y los chips individuales empacados como componentes que serán montados, a menudo por robots, en tableros de circuitos. Los tableros de circuitos luego son instalados en dispositivos.

En vez de hacer las cosas de esa manera, un equipo del Centro de Investigación de Palo Alto en California se interesó en tomar los chips individuales ya cortados de las laminillas y mezclarlos con un líquido para producir una tinta electrónica. La tinta luego podía ser usada para imprimir dispositivos electrónicos directamente.

Imprimir con “chips como tinta” ofrecería dos grandes beneficios. El primero es que los componentes más recientes de las plantas de fabricación de última generación pudieran usarse en la tinta, lo cual significa que pudieran imprimirse dispositivos de alto desempeño.

El segundo es que, siendo un proceso digital impulsado por software, como la impresión 3D, una impresora de electrónica no dependería de las economías a escala que rigen a la mayor parte de los procesos industriales. Cada página de un documento enviado a una impresora láser puede ser diferente con poco o ningún costo adicional, y así también pudieran ser los diseños enviados a una impresora de electrónica. Esto es porque el software es más fácil de cambiar que las herramientas o las líneas de producción en una fábrica.

Detalles prácticos

Todo esto significa que una sola impresora de electrónica podría hacer muchas cosas diferentes, hacer frente a cortos periodos de producción o producir prototipos únicos sin incurrir en un costo punitivo. Esa flexibilidad sería extremadamente valiosa en el desarrollo de productos y para los productores especializados de alto valor y bajo volumen.

Ya basta de teoría. Los detalles prácticos son otra cosa.

El gran problema que enfrentó el equipo fue encontrar una manera de imprimir diminutos chips en los lugares correctos. Para lograr esto, recurrieron a una vieja idea: la xerografía. Esta es una tecnología usada en las fotocopiadoras, y fue la base para la creación de Xerox. Fue convertida en un proceso digital cuando el Centro de Investigación de Palo Alto, fundado por Xerox en 1970 y ahora operado como una compañía de investigación independiente, fue pionera en la impresión láser.

La xerografía depende de la electricidad estática para posicionar el tóner, básicamente tinta en polvo, para formar una imagen. Una luz brillante es usada para reflejar una copia de una página en un tambor sensible a la luz, o la imagen puede ser escrita sobre el tambor con un láser. Un campo electrostático es generado de tal manera que haga que las partículas de tóner se peguen selectivamente en ciertas áreas del tambor para recrear la imagen. La imagen luego es transferida al papel por rodillos y fusionada con calor.

Las partículas de tóner solo necesitan estar en el lugar correcto, pero los chips también deben ser orientados correctamente de manera que puedan ser conectados. Para lograr esto, los investigadores desarrollaron una forma de inducir un patrón de carga distintivo sobre la superficie de cada chip. Después de ser extendidos al azar sobre una superficie, los chips son guiados hacia sus posiciones respectivas por un campo electroestático. Luego son transferidos a un substrato final con un rodillo. Dependiendo de la aplicación, son conectados usando fotolitografía o impresión de inyección de tinta.

14 Nanómetros contienen los nuevos transistores diminutos de Intel, lo que permite introducir miles de componentes en un solo chip.

Una máquina que parece del futuro

FUNCIONALIDAD • La intención del equipo de investigación es lograr que todos los procesos tengan lugar dentro de una sola máquina. Como con una fotocopiadora, la gente podría usar una impresora de electrónica sin tener que saber cómo funciona.

Esa máquina sigue siendo cosa del futuro. En su primer intento, los investigadores pudieron imprimir un dispositivo que contenía un gran total de apenas cuatro microchips. Eso no es mucho de lo cual alardear, pero es suficiente para probar el concepto de construir una impresora de electrónica que dependa de la xerografía para construir dispositivos que funcionen.

Ahora el equipo está trabajando en imprimir dispositivos con un mayor número de chips y mejor precisión. También está analizando posibles aplicaciones en las cuales puede probarse su proceso.

Janos Veres, quien dirige al equipo de electrónica impresa del centro, dice que los roles pudieran incluir imprimir dispositivos, como sensores, directamente en los componentes. Esto es algo que las industrias aeroespacial y automovilística están explorando. Otra posibilidad es imprimir grandes pantallas de monitores.

No son solos los procesadores y los chips de memoria los que pueden mezclarse con la tinta, añadió Eugene Chow, quien dirige el proyecto de investigación. Pudieran hacerse diferentes tintas electrónicas, como tintas de colores en una impresora de papel, que contengan dispositivos piezoeléctricos, ópticos e incluso micromecánicos.

“Esta es una nueva herramienta radical”, dijo Chow. “Tiene un largo camino por recorrer, pero pensamos que pudiera tener un gran impacto”.