Възможността за използване на печатни процеси за производство на електронни устройства (безжичен, като честотни идентификатори радио, дисплей компоненти, чипс) учи от началото на този век, много фирми, обществени изследователски организации, висши учебни заведения. Тези процеси за електрониката на света, разбира се, са нови и технологии на компонентите са различни от традиционните. Все пак, технологията е "печат" на изображението, офорт и гравюра вече се използва широко в производството на печатни платки. Комбинираното използване на нови, така наречената функционална мастило (със свойствата на проводници, полупроводници и диелектрици) и модерни печат платформи (гравюра, флексопечат, мастилено-струен печат, гравиране) ще намали значително цената на електронни продукти, за да се повиши ефективността на тяхното производство, да се създаде гъвкави устройства с подобрена производителност, висока надеждност и безопасност на околната среда. Днес повече от 3000 организации, специализирани в областта на печата в света на електрониката, материали, опаковъчни средства, развитие на печатни и тънък слой електронни компоненти и устройства. Някои от тези продукти (като светлина устройство преобразуване или слънчевата енергия в електричество) вече са на пазара и търсенето им се увеличава непрекъснато. Други, като например печатни транзистори, които са разработени от повече от 500 организации по света, току-що идват на пазара. Какво се постига в областта на печатните електроника и какви препятствия по този начин пречат на развитието на тази нова индустрия, които според много експерти, обемът на производството може да надмине полупроводниковата индустрия?
Печатната електроника технология
Технологията на формиране на полупроводникови устройства, която се основава на различни печатни техники и отпадъци, може значително да увеличи производителността на производството им. Но докато традиционната техника печат произвежда изображения добре се възприемат с невъоръжено око, в производството на електронни устройства е необходимо да се получи желаните от тях електрически, механични и оптични свойства. Независимо от метода за отпечатване за производство на печатни електронни устройства са необходими най-модерна технология и оборудване. Почти всяка техника печат е подходящ за производството на печатни електроника, но има предпочитаните методи и материали за различни видове устройства. Възможно да се комбинират няколко метода за създаване на устройството. Но всяка техника има своите предимства и недостатъци.
Мастилено-струен печат - един от най-популярните технологии за създаване на печатни електроника. Тъй като тази цифрова технология за формиране на електронно устройство с достатъчно уточни печат файл, който описва структурата него. Тази технология се обещава за бързо производство на прототипи и партиди от специализирани устройства, въпреки че тя е подходяща за масово производство на печатни електроника. Предимствата на мастилено-струен печат са достатъчно висока резолюция (80-100 μm линии), гъвкавост, относително ниски разходи и съвместимост с почти всякакъв вид субстрати. Очаква се, че подобрения в оборудването печат мастиленоструен ще формират елементите 20 μm линии на резолюция. В резултат на това мастилено-струен печат все повече се използва за създаване на печатни електроника. Ситопечат - друга популярна технология, използвана за производството на печатни електронни устройства, като накара пастата чрез подходящ шаблон. Тази технология може да се използва за депозиране на филми от относително голяма дебелина на различни части на субстрата в една единствена стъпка. Но това не дава възможност да се получи много тънък слой. Дълго време се е смятало, че разрешаването на ситопечат е малка, но модерна техника позволява да се произвеждат елементи до 40 μm. В този случай, крайните линии ясно от линиите, образувани от мастилено-струен печат.
Нанолитография - една сравнително нова технология, базирана на традиционната фотолитография. На субстрата чрез завъртане покритие или отлагане на устои течност се прилага, което с помощта на триизмерна матрица се образува желания модел на елементи (1а). устои филм се втвърдява чрез нагряване или чрез UV (1б) радиация. След отстраняване на излекувани защитното покритие печат запазва своята форма (1С), а останалите Филмът е гравиран далеч (ris.1g). Структурирана устои може или да се използва като матрица за модел образуване следващите слоеве на устройството или като устройство функционален слой. Резолюция на тази технология се ограничава само с решение на процеса на производството му печат. ширина линия може да е 20 пМ. Основният проблем - наличието на активен материал с желаните електрически и оптични свойства.
Фиг.1. Нанолитография последователност от операции: създаване фигура (а); втвърдяване на устои (б); отстраняване на матрицата (в); кървят остатъчния Филм (ж)
Фиг.2. Използването на различни материали за производството на основни елементи печатни електроника. Тъмно зелен представлява най-обещаващите области на приложение на неорганични материали, светло зелено - съвременни хибридни решения с Execu
Сега, учените отбелязват, Cambridge University усвоили технология първо поколение на прилагането на металните оксиди в печатните електрониката: образуване прозрачни проводими покрития в производството на пасивна матрица LCD и соларната клетка (SC). По-късно метални оксиди намират приложение в производството на прозрачни компоненти и системи (Фигура 4). От особен интерес в печатни електроника агенти е цинков оксид, който понякога означаван като съединение полупроводникови A2B6. Въпреки, че този материал се разглежда като "нов силиций" рано, възможността за използването му за производство на печатни транзистори и тънкослойни елементи нанокристален пиезоелектрични вече са очевидни.
Много усилия на различни фирми и организации
Фигура 3. Ефективността на съотношение, цената на различни материали, предназначени за производство на електронни komoponentov
Фигура 4. Перспективи за използване на металните оксиди образуване прозрачни електронни устройства
Фигура 5. Най-широко материали (жълти стрелки, използвани в печатни електроника показват елементи, използвани в съединенията и като примеси по време на производството на тези компоненти, червената стрелка - елементите, използвани в производството
28,98 млрд. Долара.) На всички отпечатани пазар електроника, равни на US 57160000000 $ .. Така, очевидно значението на неорганични материали за печатни електроника и възможностите пред компаниите, които ги развиват.
органични материали
Органични печатни електроника дължи вид на откриването на 70-те години на миналия век полупроводникови свойства на спрегнати полимери. За разлика от конвенционалните полупроводникови филми от такива полимери са смес от химически вещества с отвор и електронна проводимост на интерфейса, които са разпределени в триизмерен обем на филма. Органични материали са по-леки, по-гъвкави и по-евтино неорганични. За образуването на електронни устройства с помощта на стандартен струя мастило при стайна температура и атмосферно налягане може да бъде превърнато в течно състояние. Те се различават механична гъвкавост, възможността за регулиране на свойствата на устройството (например, промяна в цвета на емисиите светодиоди) чрез промяна на химическия състав. Органични електроника - обещаващ и иновативна електроника раздел, който основно се даде възможност да се промени из основи на проектирането и производството на дисплеи, бързо и с минимални разходи, за да се установи серийно производство на леки и гъвкави дисплеи. Органични материали са обещаващи за производство на много нови печатни електронни устройства, които не могат да бъдат създадени с помощта на конвенционални методи (например, електронна хартия, интелигентни / гъвкави прозорци и т.н.) или с изпълнението на което не отговаря на високи изисквания. Очаква се, че органичните проводими полимери ще играят важна роля в този съвременната наука, молекулярната компютърно оборудване.
Днес има голямо разнообразие от подходящи органични материали за печат с провеждане, полупроводников и диелектрични свойства. Най-често използвани малки молекули, полимери, олигомери в печатни електроника. Най-популярният материал, принадлежащи към класа на молекули с малки размери - пентацен, който се използва за създаване OLED. Въпреки това, този материал е трудно да се получи под формата на мастило, което води до повече от 90% OLED произведени чрез вакуумно отлагане на малки молекули.
Въз основа на класа на малки молекули и органични материали, произведени FETs, мобилността на носител на което е 5 cm2 / Vs.
Полимери - материали с високо молекулно тегло - са съставени от дълги вериги от повтарящи се единици на макромолекули, които предоставят широки възможности за контрол на електронни и химични свойства на материала. способност на печат и гъвкавост на тези материали се определи възможността за тяхното използване в печатни електроника.
полимери Недостатъците са един порядък по-малък от този на малки молекули, мобилността на носители на заряд и трудностите пречистване. Поради недостатъчната перфектен контрол на полимеризационни процеси често присъстват в остатъчната полимеризационен катализатор или примеси.
В повечето случаи полимерите, използвани за образуване проводящи линии, въпреки че те стойност проводимост близо до полупроводници. Ето защо, те се използват главно в приложения, в които за проводими кабели, традиционно използвани поликристален силиций, - сензори и транзистори за свързване на дисплеи, както и за радиочестотна идентификация (RFID) устройства.
От интерес е учени Princeton University разработили метод за възстановяване на проводимостта на полимерите, което намалява в получаването на разтвор за мастиленоструен печат. Чрез обработка на получен мастиленоструен специални слоеве киселина полимер загуби вътрешната връзка възстановени, и по този начин възстановява му проводимост. Използването на технология, разработена в Университета на пластмасови транзистори с вмъкнати структура на източника и изтичане региони.
Олигомерите са късоверижни полимери с високи молекулни характеристики и ниско молекулно тегло. Този материал е подходящ за печат и отлагане вакуум. Въпреки това, докато олигомери не са широко използвани в печатни електроника.
Органични материали, особено полимери, за разлика от неорганични, подходящи за образуването на високо подредена структура на слоя и интерфейси. В резултат на проводимостта и мобилността на носители на заряд печатни органичен полупроводников е по-ниска, отколкото в устройствата за неорганични материали. Освен това, в по-голямата част от органични полупроводникови материали е много по-висока мобилност на дупки от електрони. В резултат, преди последния път на базата на органични материали могат да се получат р-канал MOS транзистори.
Фигура 6. Възможните приложения на неорганична (вляво) и органичен (вдясно) в печатните електроника материали
Проблемът за получаване на органичен материал с електронна проводимост и създаване на п-канален MOSFETs на първите компании могат да се реши Polyera (САЩ). Проучване група на получения полимер с високо подредени гръбнака молекули осигурява ефективен трансфер на носители в полимерната структура. мобилността на електрон на органичния FET основава на нов полимер е 3 cm2 / V · S. Полимерът взаимодейства добре с органичен разтворител, който позволява да се получи течна субстанция, която е подходяща за мастилено-струен печат и гравюра органични компоненти върху пластмасов субстрат, и дори хартия. Тя се характеризира с висока стабилност по време на работа и не са изложени на околната среда. Той може да се комбинира с други органични материали за създаване на печатни CMOS-схеми.
Фигура 7. Разпределението на глобалните компании, работещи в областта на прилагане на въглеродни нанотръби и графен в печатни електроника
Фигура 8. Производствен процес на печатни полупроводникови верига
Свързани статии