Tulostettava elektroniikka

- Mar 23, 2017 -

Tulostettava elektroniikkaon joukkotulostaminenmenetelmät voidaan luoda sähköisiä laitteita eri alustoille. Tulostaminen yleensä käyttää yhteisen painokoneet sopii määritellään malleja materiaalia, kutenSilkkipaino,fleksopainanta,syvä,offset-, litografia, jaInkjet. Sähköinen alan standardeja Nämä ovat edullisia prosesseja. Sähköllä toimiva sähköinen tai optinen musteet on talletettu alustaan, luoda aktiivisia tai passiivisia laitteita kutenohut transistorit; kondensaattorit; kelat;Vastukset. Tulostettava elektroniikka odotetaan helpottavan laaja, erittäin edullinen, alhaisen suorituskyvyn elektroniikka sovelluksissa kutenJoustava näyttää,tarrat, koriste- ja animoitu julisteita ja aktiivinen vaatteet, jotka eivät edellytä korkean suorituskyvyn.[1]

TermiTulostettava elektroniikkaliittyy useinorgaaninen elektroniikkataimuovi elektroniikka, jossa yksi tai useampi musteet ovat koostuu hiilipohjaiset yhdisteitä. Nämä ehdot koskevat musteella materiaali, joka on talletettava ratkaisukeskeinen, tyhjiöön perustuva tai muilla menetelmillä. Tulostettava elektroniikka puolestaan määrittää prosessi ja erityisvaatimuksia valittu tulostus prosessi käyttää ratkaisukeskeinen materiaalia. Tämä sisältääOrgaaniset puolijohteet,epäorgaanisetpuolijohteet, metalliset johtimetnanohiukkasia,Nanoputket, jne.

Tulostettava elektroniikka valmistukseen lähes kaikki teollisuuden tulostus määritysmenetelmiä. Samanlainen perinteisen tulostus tulostettava elektroniikka sovelletaan muste tasot yksi toinen huipulla.[2]Joten johdonmukaisen kehittämisen tulostustapoja ja muste materiaalit ovat fieldand #39; s keskeisiä tehtäviä.

Tärkein etu tulostaminen on edullisen aseman valmistus. Halvemmalla käyttöön enemmän sovelluksia.[3]EsimerkkinäRFID-järjestelmiä, jotka kontaktiton tunnistaa kaupan ja kuljetusalan. Joillakin aloilla kutenvaloa säteilevät diodittulostus ei vaikuta suorituskykyyn.[2]Painaminen joustava alustoille mahdollistaa elektroniikka saatetaan kaarevia pintoja, esimerkiksi aurinkokennojen laittaminen ajoneuvon katot. Lisää tyypillisesti perinteisen puolijohteet perustella niiden paljon suuremmat kustannukset tarjoamalla paljon paremman suorituskyvyn.

Rekisteröinti, resoluutio, materiaalit, reikiä, paksuus[Muokkaa]

Resoluutio rakenteiden perinteisen tulostus määräytyy ihmissilmä vaaditun enimmäismäärän. Ominaisuus kokoja pienempi noin 20μm ei voida erottaa ihmisen silmä ja näin ylittää tavanomaisen painatusprosessit valmiuksia.[4]Sen sijaan suurempi tarkkuus ja pienempi rakenteita tarvitaan paljon elektroniikka tulostus, koska ne vaikuttavat suoraan piiri tiheyden ja toimintoja (erityisesti transistorit). Samaa vaatimusta pitää tarkkuus, jolla kerrokset tulostetaan päällekkäin (kerros-kerros rekisteröinti).

Paksuus, Reikien ja materiaalin yhteensopivuus (kostutus, pito, solvation) ovat välttämättömiä, mutta väliä tavanomaisen tulostamisen vain, jos silmä havaita ne. Toisaalta visuaalisen vaikutelman ei ole merkitystä tulostettava elektroniikka.[5]

Tulostus tekniikat[Muokkaa]

Tulostustekniikkaa elektroniikan valmistus vetovoima johtuu pääasiassa mahdollisuudesta valmistellaan kasana mikro-rakenne kerrokset (ja siten ohutkalvo-laitteet) paljon helpompaa ja kustannustehokas tapa verrattuna tavanomaisen elektroniikka.[6]On myös kyky toteuttaa uusia tai parannettuja toimintoja (esimerkiksi mekaaninen joustavuus) rooli. Käyttää tulostustavan valinta määräytyy vaatimuksen painettu kerrokset, kirjallisen materiaalin ominaisuudet sekä taloudelliset ja tekniset näkökohdat lopullinen painotuotteiden.

Tulostaminen teknologia kuilu arkki perustuva jarullalta rullalle-kohdistetulla. Arkki-pohjainenInkjetja silkkipaino sopivat parhaiten pienet, erittäin tarkka työtä.Syvä,siirtymäjagalvanointiyleisempiä laajamittaiseen tuotantoon, kuten aurinkokennojen, saavuttaa 10.000 neliömetriä tunnissa (m²/h).[4][6]Kun siirtymä ja galvanointi käytetään pääasiassa epäorgaaniset[7][8]ja luonnonmukaista[9][10]johtimet (jälkimmäinen myös sisältävistä),[11]syvätulostus on erityisen sopiva laatu herkkä kerrokset kuin orgaaniset puolijohteet ja puolijohde/dielektrisen-liitäntä transistorit, korkea kerros laadun vuoksi.[11]Korkean resoluution tarvittaessa syvä sopii myös epäorgaaniset[12]ja luonnonmukaista[13]johtimet. Orgaaninenkenttä - vaikutus transistoritjamikropiiritvoidaan valmistaa täysin tulostettaessa menetelmillä.[11]

Mustesuihkutulostimien ovat joustava ja monipuolinen, ja voi määrittää suhteellisen vähällä vaivalla.[14]Mustesuihkutulostimien tarjoavat kuitenkin pienempi tuotantomäärä noin 100m2/h ja pienempi resoluutio (n. 50µm).[4]Se sopii hyvin matalanviskositeetti, liukoisia aineita kuten orgaaniset puolijohteet. Korkean viskositeetin materiaaleilla kuten orgaaninen sisältävistä ja hajallaan hiukkasia, kuten epäorgaanisten metalli musteet, koska suuttimen tukkeutumisen ongelmatilanteissa. Koska muste on talletettu kautta pisaroita, vähentää paksuus ja hajonta tasalaatuisuus. Käyttämällä monia suuttimet samanaikaisesti ja valmiiksi jäsentää alustan avulla parannuksia tuottavuus ja tarkkuus, vastaavasti. Kuitenkin Jälkimmäisessä tapauksessa tulostumattomat menetelmiä on käytettävä todellinen kuviointi vaihe.[15]Inkjet-tulostus on parempi orgaanisen puolijohteidenOrgaaniset kenttä - vaikutus transistorit(OFETs) jaOrgaaniset valoa säteilevät diodit(OLED), mutta myös täysin valmis tällä menetelmällä OFETs ovat osoittaneet.[16]Frontplanes[17]jaemolevyjä[18]OLED-näytöt, integroitujen piirien[19]Orgaaniset aurinkokennojen (OPVCs)[20]ja muut laitteet on valmis mustesuihkutulostimet.

Silkkipaino on luomassa sähkö- ja elektroniikka, koska sen kyky tuottaa kuviollinen, paksut kerrokset pastamaisen materiaaleista. Tämä menetelmä voi tuottaa suorittaa siimoja epäorgaanisia aineita (esimerkiksi piirilevyjä ja antennit), myös eristys ja passivointi kerroksesta, jonka paksuus on tärkeämpää kuin korkean resoluution. 50 m²/h läpäisyä ja 100μm päätöslauselmassaan muistuttavat mustesuihkutulostimet.[4]Monipuolinen ja verrattain yksinkertaista menetelmää käytetään pääasiassa johtava ja eristävänä kerrokset[21][22]mutta myös orgaaniset puolijohteet, esimerkiksi OPVCs,[23]ja jopa kokonaisia OFETs[17]voi tulostaa.

Aerosoli Jet tulostus (tunnetaan myös nimellä Maskless Mesomittakaavan materiaalit laskeuman tai M3D)[24]on toisen materiaalin laskeuman tulostettava elektroniikka. Aerosoli Jet-prosessi alkaa sumutuksella musteen, jota voidaan lämmittää jopa 80° C, tuottaa pisaroita noin 1-2 mikrometriä halkaisijaltaan. Atomisoituina pisaroita entrained kaasua nopeudella ja toimitetaan tulostuspää. Tässäkin rengasmainen puhtaan kaasun kulkua käyttöön noin aerosoli-stream pisarat keskitytte tiukasti collimated palkki materiaalia. Yhteenlasketut purojen ulos lähentyminen suuttimen, joka pakkaa aerosoli stream halkaisijaltaan niin pieni kuin 10µm yhdellä läpi tulostuspään. Pisaroita jet poistuu tulostuspään suurella nopeudella (~ 50 metriä sekunnissa) ja samaisuuden alustan. Sähkö yhdistää, passiiviset ja Aktiiviset komponentit[25]muodostetaan siirtämällä tulostuspään varustettu mekaaninen Lopeta/Käynnistä suljin, suhteessa alustaan. Tuloksena malleja voi olla ominaisuudet vaihtelevat 10µm yhdellä leveä, kerrosvahvuudet nanometrin andgt; 10µm yhdellä.[26]Laaja pursotin kirjoittaa johtaa mahdollistaa tehokkaan kuviointi millimetrin koko sähköiset ominaisuudet ja pintakäsittely. Kaikki tulostus tapahtuu ilman tai jaostoja ja huoneenlämmössä. Korkea poistumisen nopeus jet mahdollistaa suhteellisen suuri toisistaan tulostuspää ja substraatti, tyypillisesti 2 – 5mm. Pisarat edelleen tiukasti keskittynyt etäisyyden, jolloin mahdollisuus tulostaa conformal malleja yli kolme kolmiulotteinen substraatteja. Vaikka korkean nopeuden tulostus prosessi on lempeä; painatusmateriaali vahinkoa ei tapahdu ja ei yleensä ole roiskia tai ruiskutteen pisarat.[27]Kuviointi valmistuttua tulostettu muste vaatii yleensä hoidon jälkeen saavuttaa lopulliset sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet. Jälkikäsittely ohjaa enemmän erityinen muste ja alustan yhdistelmä kuin tulostus prosessi. Monenlaisia materiaaleja on talletettu onnistuneesti aerosoli Jet jalostaa, käsittävä laimennetun paksuinen kalvo pastat, lämpökovettuva polymeerien kuten UV parannettavissa epoksit ja liuotinpohjaisia polymeerit kuten polyuretaani, polyimidi ja biologisia aineita.[28]

Haihtuminen tulostus käyttää yhdistelmä koneistukseen silkkipaino materiaali Höyrystyminen Tulostusominaisuudet, 5µm. Tämä menetelmä käyttää tekniikoita, kuten lämpö, e-beam, pauke ja muut perinteiset tekniikat tallettaa materiaalit tarkka varjo naamio (tai kaavaimen) on rekisteröity alustan parempi kuin 1 mikrometriä. Layering erilaisia naamio malleja ja/tai säätää materiaalit, luotettava piirejä voidaan rakentaa additiivisesti, optinen litografia käyttämättä.

Muita menetelmiä yhtäläisyyksiä tulostus, joukossamicrocontact tulostaminenjaNano-jälki litografiaovat kiinnostavia.[29]Tässäkin µm ja nm yritysten kerrokset, valmistellaan menetelmät vastaavat leimaamalla pehmeitä ja kovia muotoja, vastaavasti. Usein todellinen rakenteet ovat valmiita subtractively, esimerkiksi laskeuman etch naamarit tai kasvaminen menetelmillä. Esimerkiksi OFETs elektrodit voidaan valmistaa.[30][31]SatunnaisestiTAMPOPAINOKONEETkäytetään samalla tavalla.[32]Joskus ns siirtomenetelmät kun kiinteät tasot siirretään harjoittaja alustaan, pidetään tulostettava elektroniikka.[33]Lämpötulostusei tällä hetkellä käytetä tulostettava elektroniikka.

Materiaalit[Muokkaa]

Orgaanisia ja epäorgaanisia aineita käytetään tulostettava elektroniikka. Muste materiaalien on oltava käytettävissä nesteenä ratkaisu, hajonta tai keskeyttämistä.[34]Ne on toimivat johtimet, puolijohteet, sisältävistä tai eristeet. Materiaalikustannukset on sovittava soveltamisesta.

Sähköiset toiminnot ja painettavuutta voi häiritä toisiaan, pakolliseksi huolellisesti optimoida.[5]Esimerkiksi korkea molekyylipaino polymeerien lisää johtavuus, mutta vähenee liukoisuus. Tulostus, viskositeetti, pintajännitys ja kiintoainepitoisuus on tiukasti valvottava. Cross-kerros samaan kostuu, pito, ja Liukoisuus sekä jälkeinen laskeuman kuivausta vaikuttaa tulokseen. Lisäaineita käytetään usein perinteiset maalit eivät ole käytettävissä, koska ne usein voittaa sähköisen toimintoja.

Materiaalien ominaisuudet määräävät pitkälti painettu ja tavanomaisten elektroniikka erot. Tulostettava materiaalit tarjoavat ratkaisevia etuja vieressä painettavuutta kuten mekaaninen joustavuuden ja toimiva säätö Kemiallinen muutos (esim. kevyt väri OLED).[35]

Painettu johtimia on pienempi johtavuus ja periä harjoittaja liikkuvuutta.[36]

Muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta epäorgaaniset muste materiaalit ovat dispersiot on metalli- tai puolijohtavasta mikro - ja nano-hiukkasia. Puolijohtavasta nanohiukkasia käytetään ovat pii[37]ja oksidi puolijohteet.[38]Pii on painettu orgaaninen edeltäjä[39]joka sitten muunnetaan pyrolisis ja hehkutus kiteisen piin.

PMOSmutta eiCMOSon mahdollista tulostettava elektroniikka.[40]

Orgaanisia aineita[Muokkaa]

Orgaaninen tulostettu elektroniikka integroituu tiedon ja kehitys tulostus, elektroniikka, kemia ja materiaalitiede, erityisesti orgaanisista ja polymeerikemia. Orgaanisia aineita osittain poikkeavat tavanomaisen elektroniikka rakenteen, toiminnan ja toimintoja,[41]vaikuttavat laitteen ja piirin suunnittelu ja optimointi sekä valmistus menetelmää.[42]

Löytyminenkonjugoitu polymeerit[36]ja kehityksensä liukoisen materiaaleiksi ensimmäiset luonnonmukaista muste materiaalit. Tämän luokan polymeerejä materiaaleja eri tavoin onsuorittaa,puolijohtavasta,electroluminescent,aurinkosähköja muita ominaisuuksia. Muut polymeerit käytetään enimmäkseeneristimet ja sisältävistä.

Viimeisin orgaaniset materiaalit reikä liikenne on suosiossa yli elektronien kuljetusta.[43]Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että tämä on erityispiirre orgaaninen puolijohde/dielektrisen-liittymiä, jotka on merkittävä rooli OFETs.[44]P-tyypin laitteita olisi yliedustettuna n laitteista. (Kestävyys hajonta) kestävyyttä ja käyttöikää on pienempi kuin perinteisistä materiaaleista valmistetut.[40]

Orgaaniset puolijohteet ovat johtavapolymeeritPoly (3,4-eteenin dioxitiophene) dopingia poly (styreenisulfonaatti), (PEDOT:PSS) ja poly (aniliini) (PANI). Molempien polymeerien ovat kaupallisesti saatavilla eri koostumuksia ja ne on käyttää mustesuihku,[45]näytön[21]ja offset-painoon[9]tai varjostinta[21]flexo[10]ja syvä[13]tulostus, vastaavasti.

Polymeeri puolijohteet käsitellään käyttämällä inkjet-tulostus, kutenPoly (thiopene) skuten poly(3-hexylthiophene) (P3HT)[46]ja poly (9,9 dioctylfluorene co-bithiophen) (F8T2).[47]Tämä materiaali on myös painettu syväpainon.[11]Eri electroluminescent polymeerien käytetään inkjet-tulostus[15]myös aktiiviseksi materiaalitaurinkosähkö(esim. sekoituksia P3HT kanssaFullereenijohdannaiset),[48]joka osittain myös voidaan sijoittaa näytön tulostaminen (esim. sekoituksiaPoly (vinylene saakka)Fullereeni johdannaiset).[23]

Tulostettava orgaaniset ja epäorgaaniset eristimet ja sisältävistä olemassa, joita voidaan käsitellä eri tulostustapoja.[49]

Epäorgaanisia aineita[Muokkaa]

Epäorgaaniset elektroniikka on erittäin tilatut suojaustasoja ja liitännät että luomuviljelijöiden ja polymeeri materiaaleja voi tarjota.

Hopeananohiukkasia käytetään flexo,[8]siirtymä[50]ja inkjet.[51]Kultaahiukkasia käytetään inkjet.[52]

A.C.electroluminescent(EL) monivärinen näyttää voi kattaa useita kymmeniä neliömetriä tai sisällytetään katsella kasvot ja väline näyttää. Kyse on kuudesta kahdeksaan painettu epäorgaaniset kerrosta, myös kupari doped fosfori, muovikalvo alustalle.[53]

CIGS solutvoidaan tulostaa suoraanmolybdeenipäällystettylasilevyjen.

TulostetunGalliumarsenidi germanium aurinkokennoosoittaa 40,7 % muuntamisen hyötysuhde kahdeksan kertaa, että paras orgaanisten solut lähestyy kiteisen piin parhaan suorituskyvyn.[53]

Substraattien[Muokkaa]

Tulostettava elektroniikka sallitaan joustava substraattien joka alentaa tuotantokustannuksia ja mahdollistaa valmistus mekaanisesti joustava piirejä. Vaikka mustesuihku- ja silkkipaino yleensä jälki jäykkä substraattien kuten lasi ja silicon, tulostettaessa menetelmiä käyttää lähes yksinomaan joustava folio ja paperi.Poly (eteenitereftalaatti)-folio (PET) on yhteinen valinta, koska sen edullinen ja kohtalaisen korkea lämpötila vakautta.Poly (eteenitereftalaatti Poly(eteenitereftalaattia))-(Kynä) jaPoly(imide)-folio (PI) ovat paremman suorituskyvyn suurempi kustannus vaihtoehtoja.Paperija #39; s alhaiset kustannukset ja imusarjan sovellukset tekevät houkutteleva substraatti, kuitenkin korkea karheus ja suuri imukyky tehdä ongelmallista elektroniikka.[50]

Muita tärkeitä alustan kriteerit ovat karheuden ja sopiva Vettyvyys, joka voi olla viritetty esikäsittelyn käyttämälläpinnoitetaiCorona vastuuvapauden. Toisin kuin perinteisen tulostus korkea imukyky on yleensä haittaa.

Sovellukset[Muokkaa]

Tulostettava elektroniikka ovat käytössä tai harkittavana:

NorjaThinFilmmenestyksekkäästi osoittanut rullalta rullalle painettu orgaaninen muisti vuonna 2009.[54][55][56][57]

Standardien kehittämisestä ja toimintaa[Muokkaa]

Teknisiä standardejaja roadmapping aloitteiden tarkoituksena on helpottaaarvoketjunedistyminen (ajaksi jakaminen tuotteen tiedot,luonnehdintavaatimuksia, jne.) Tämän strategian standardien kehittämisestä vastaa piipohjaisia elektroniikka lähestymistavasta viimeisten 50 vuoden aikana. Aloitteita ovat:

on julkaissut kolme standardeja tulostettava elektroniikka. Kaikki kolme on julkaistu yhteistyössä Japanin sähköisen pakkaus ja piirien Association (JPCA):

  • IPC/JPCA-4921, tulostettava elektroniikka Base-aineita koskevat vaatimukset

  • IPC/JPCA-4591 tulostettava elektroniikka toimiva johtava aineita koskevat vaatimukset

  • IPC/JPCA-2291 suunnittelun suuntaviivat tulostettava elektroniikka

Standardit ja muut kehityksessä, ovat osa IPC: n painettu elektroniikka-aloitetta.


Pari:Hopea nanohiukkasten sovellukset Seuraava:johtava muste