+86-757-8128-5193

Liên hệ với chúng tôi

Điện thoại: + 86-757-8128-5193

Fax: + 86-757-8670-6759

Điện thoại di động: +8617722751536

Email:chinananomaterials@aliyun.com

Triển lãm

Trang chủ > Triển lãm > Nội dung

Điện tử in

Đồ điện tử in là một tập hợp các phương pháp in ấn được sử dụng để tạo ra các thiết bị điện trên các chất nền khác nhau. In thường sử dụng các thiết bị in phổ biến thích hợp để xác định các mẫu trên vật liệu, chẳng hạn như in màn hình , flexography , gravure , in lụa in phun . Theo tiêu chuẩn ngành công nghiệp điện tử, đây là những quy trình chi phí thấp. Các loại điện tử hoặc mực điện tử chức năng điện được đặt trên bề mặt, tạo ra các thiết bị hoạt động hoặc thụ động, chẳng hạn như bóng bán dẫn màng mỏng ; Tụ điện; Cuộn dây; Điện trở . Các thiết bị điện tử in được mong đợi sẽ tạo điều kiện cho các thiết bị điện tử phổ biến rộng rãi, chi phí thấp, hiệu năng thấp cho các ứng dụng như màn hình linh hoạt , nhãn hiệu thông minh , poster trang trí và hoạt họa và quần áo hoạt động mà không đòi hỏi hiệu suất cao. [1]

Thuật ngữ điện tử in thường liên quan đến thiết bị điện tử hữu cơ hoặc thiết bị điện tử nhựa , trong đó một hoặc nhiều loại mực bao gồm các hợp chất có nguồn gốc cacbon. Những điều khoản khác liên quan đến tài liệu mực in, có thể được gửi bằng các giải pháp dựa trên dung dịch, chân không hoặc các quá trình khác. In ngược lại, quy định cụ thể quy trình, và, tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể của quá trình in ấn được lựa chọn, có thể sử dụng bất kỳ tài liệu dựa trên giải pháp. Điều này bao gồm các chất bán dẫn hữu cơ , vô cơ   Chất bán dẫn , dây dẫn kim loại, hạt nano , ống nano , vv

Để chuẩn bị các thiết bị điện tử in, gần như tất cả các phương pháp in công nghiệp đều được sử dụng. Tương tự như in thông thường, thiết bị điện tử in áp dụng các lớp mực trên mặt kia. [2] Vì vậy sự phát triển mạch lạc của phương pháp in và tài liệu mực in là những nhiệm vụ thiết yếu của trường.

Lợi ích quan trọng nhất của việc in là chế tạo khối lượng chi phí thấp. Chi phí thấp hơn cho phép sử dụng trong nhiều ứng dụng. [3] Một ví dụ là các hệ thống RFID , cho phép nhận dạng không tiếp xúc trong thương mại và vận tải. Trong một số lĩnh vực, chẳng hạn như in điốt phát sáng không ảnh hưởng đến hiệu năng. [2] In trên bề mặt linh hoạt cho phép điện tử được đặt trên các bề mặt cong, ví dụ, đặt pin mặt trời trên mái xe. Thông thường, chất bán dẫn thông thường cho thấy chi phí cao hơn nhiều bằng cách cung cấp hiệu suất cao hơn nhiều.

Độ phân giải, đăng ký, độ dày, lỗ, vật liệu [ sửa ]

Độ phân giải yêu cầu tối đa của cấu trúc trong quá trình in thông thường được xác định bằng mắt người. Kích thước tính năng nhỏ hơn khoảng 20 μm không thể phân biệt bằng mắt người và do đó vượt quá khả năng của quy trình in thông thường. [4] Ngược lại, độ phân giải cao hơn và các cấu trúc nhỏ hơn là cần thiết trong quá trình in ấn điện tử, bởi vì chúng trực tiếp ảnh hưởng đến mật độ mạch và chức năng (đặc biệt là bóng bán dẫn). Một yêu cầu tương tự vẫn giữ cho độ chính xác mà các lớp được in lên nhau (lớp để đăng ký lớp).

Kiểm soát độ dày, lỗ hổng và tính tương thích của vật liệu (ướt, bám dính, solvation) rất quan trọng, nhưng chỉ có trong in thông thường khi mắt có thể phát hiện chúng. Ngược lại, ấn tượng thị giác không thích hợp với đồ điện tử in. [5]

Công nghệ in [ sửa ]

Sự hấp dẫn của công nghệ in cho việc chế tạo thiết bị điện tử chủ yếu là do khả năng chuẩn bị ngăn xếp các lớp vi cấu trúc (và các thiết bị màng mỏng) một cách đơn giản và hiệu quả hơn so với điện tử thông thường. [6] Ngoài ra, khả năng thực hiện các chức năng mới hoặc cải tiến (ví dụ như tính linh hoạt cơ học) đóng một vai trò. Việc lựa chọn phương pháp in được sử dụng được xác định bởi các yêu cầu liên quan đến các lớp in, bởi tính chất của vật liệu in cũng như các cân nhắc về kinh tế và kỹ thuật của sản phẩm in cuối cùng.

Công nghệ in phân chia giữa phương pháp dựa trên tờ và cách tiếp cận roll-to-roll . Máy in phun và in lụa dựa trên tờ là tốt nhất đối với các sản phẩm có khối lượng thấp và độ chính xác cao. Việc in lõm, in offset in flexo thường phổ biến hơn đối với sản xuất khối lượng lớn như pin mặt trời, đạt 10.000 mét vuông / giờ (m² / h). [4] [6] Trong khi in offset và in flexo chủ yếu được sử dụng cho các dẫn điện vô cơ [7] [8] và hữu cơ [9] [10] (sau này cũng dùng cho điện môi), [11] Các lớp nhạy cảm như chất bán dẫn hữu cơ và các giao diện bán dẫn / điện môi trong bóng bán dẫn, do chất lượng lớp cao. [11] Nếu độ phân giải cao là cần thiết, ống đồng cũng thích hợp cho dây dẫn vô cơ [12] và chất hữu cơ [13] . Các tranzito hiệu ứng trường hữu cơ các mạch tích hợp có thể được chuẩn bị hoàn chỉnh bằng các phương pháp in ấn hàng loạt. [11]

Máy in phun linh hoạt và linh hoạt, và có thể được thiết lập với nỗ lực tương đối thấp. [14] Tuy nhiên, máy in phun cung cấp thông lượng thấp hơn khoảng 100 m 2 / h và độ phân giải thấp hơn (khoảng 50 μm). [4] Nó phù hợp với các vật liệu dễ bay hơi , dễ bay hơi như chất bán dẫn hữu cơ. Với vật liệu có độ nhớt cao, như chất điện môi hữu cơ, và các hạt phân tán, như các loại mực kim loại vô cơ, những khó khăn do tắc nghẽn vòi phun xảy ra. Bởi vì mực được lắng đọng qua các giọt, độ dày và tính đồng nhất phân tán sẽ giảm. Sử dụng nhiều đầu phun đồng thời và chuẩn bị cấu trúc bề mặt cho phép cải tiến năng suất và độ phân giải tương ứng. Tuy nhiên, trong trường hợp thứ hai, các phương pháp in không phải được sử dụng cho bước vẽ mô hình thực tế. [15] Máy in phun thích hợp cho các chất bán dẫn hữu cơ trong bóng bán dẫn hiệu ứng trường hữu cơ (OFET) và điốt phát quang hữu cơ (OLED), nhưng cũng đã chứng minh OFET đã được chuẩn bị hoàn chỉnh bằng phương pháp này. Các mặt trận [17] backplanes [18] của OLED-hiển thị, các mạch tích hợp, [19] các tế bào quang điện hữu cơ (OPVCs) [20] và các thiết bị khác có thể được chuẩn bị với máy in.

In lụa là thích hợp để chế tạo điện và điện tử do khả năng tạo ra các lớp có độ dầy, dày đặc từ các vật liệu dạng dán. Phương pháp này có thể sản xuất dây dẫn từ vật liệu vô cơ (ví dụ cho các bo mạch và ăng ten), mà còn các lớp cách điện và thụ động, theo đó độ dày của lớp quan trọng hơn độ phân giải cao. Tốc độ 50 m² / h và độ phân giải 100 μm tương tự như máy in. Phương pháp linh hoạt và tương đối đơn giản này được sử dụng chủ yếu cho các lớp dẫn điện và điện môi [21] [22] , nhưng cũng có thể in các chất bán dẫn hữu cơ, ví dụ như cho OPVC, [23] và thậm chí là OFET hoàn chỉnh [17] .

In phun bình xịt (còn được gọi là Vật liệu Máng xối không Maskless M3D) [24] là một công nghệ lắng đọng vật liệu cho các thiết bị điện tử in. Tiến trình Xử lý Bình phun bắt đầu bằng việc phun một mực, có thể được nung lên đến 80 ° C, tạo ra các giọt nhỏ theo thứ tự từ 1 đến 2 micromet. Các giọt nguyên tử được nhúng trong một dòng khí và được đưa tới đầu in. Ở đây, dòng khí sạch sẽ được đưa ra xung quanh luồng khí để tập trung các giọt vào trong một chùm vật liệu chặt chẽ. Các dòng khí kết hợp thoát ra từ đầu in thông qua một vòi phun hội tụ làm nén dòng nước phun thành một đường kính nhỏ tới 10μm. Các vòi phun ra khỏi đầu in ở tốc độ cao (~ 50 mét / giây) và va đập vào bề mặt. Các bộ phận liên kết điện, các thành phần thụ động và hoạt động [25] được tạo ra bằng cách di chuyển đầu in, được trang bị một cửa đóng dừng / khởi động cơ, liên quan đến bề mặt. Các mẫu kết quả có thể có các tính năng khác nhau, từ 10 μm rộng, với độ dày lớp từ hàng chục nanomet đến> 10 μm. [26] Đầu in phun rộng cho phép mô phỏng hiệu quả các tính năng điện tử kích thước milimet và các ứng dụng phủ bề mặt. Tất cả in ấn xảy ra mà không cần sử dụng buồng chân không hoặc áp suất và ở nhiệt độ phòng. Tốc độ thoát cao của máy bay phản lực cho phép khoảng cách khá lớn giữa đầu in và bề mặt, thường là 2-5 mm. Các giọt vẫn tập trung chặt chẽ trên khoảng cách này, dẫn đến khả năng in các mẫu conformal trên nền ba chiều. Mặc dù tốc độ cao, quá trình in ấn nhẹ nhàng; Bề mặt thiệt hại không xảy ra và nói chung không có splatter hoặc overspray từ các giọt. [27] Sau khi hoàn thiện mô hình, mực in thường yêu cầu xử lý sau để đạt được các tính năng cơ và điện cuối cùng. Xử lý sau xử lý được thúc đẩy bởi sự kết hợp mực in và chất kết dính cụ thể hơn là quá trình in. Một loạt các vật liệu đã được tích lũy thành công bằng quy trình phun thuốc trừ sâu, bao gồm các loại bột nhão pha loãng, các polyme nhiệt dẻo như epoxies có khả năng tia cực tím UV, và các polyme dựa trên dung môi như polyurethane và polyimide, và các vật liệu sinh học. [28]

In bốc hơi sử dụng kết hợp in bằng màn hình độ chính xác cao với sự bốc hơi vật liệu để in các tính năng đến 5 μm . Phương pháp này sử dụng các kỹ thuật như công nghệ sản xuất nhiệt, e-beam, sputter và các công nghệ sản xuất truyền thống khác để gửi các vật liệu thông qua một mặt nạ bóng ma chính xác cao (hoặc stencil) được đăng ký trên bề mặt đến trên 1 micromet. Bằng cách phân lớp các thiết kế mặt nạ khác nhau và / hoặc điều chỉnh các vật liệu, các mạch tin cậy, hiệu quả có thể được xây dựng bổ sung, mà không cần sử dụng photolithography.

Các phương pháp khác có tính tương đồng với in ấn, trong đó có in microcontact in lụa nano là quan tâm. [29] Tại đây, các lớp có kích thước μm và nm tương ứng được chuẩn bị bằng các phương pháp tương tự như dập với các dạng mềm và cứng. Thường thì các cấu trúc thực tế được chuẩn bị trừ, ví dụ như bằng cách lắng đọng các mặt nạ etch hoặc bởi các quá trình nâng lên. Ví dụ, điện cực cho OFET có thể được chuẩn bị. [30] [31] In lụa pad được sử dụng theo cách tương tự. [32] Thỉnh thoảng được gọi là các phương pháp chuyển, nơi các lớp rắn được chuyển từ một tàu sân bay đến bề mặt, được coi là các thiết bị điện tử được in. [33] Hiện tượng điện sinh học hiện không được sử dụng trong các thiết bị điện tử in.

Vật liệu [ sửa ]

Cả hai vật liệu hữu cơ và vô cơ được sử dụng cho các thiết bị điện tử in. Vật liệu in phải có dạng lỏng, dung dịch, phân tán hoặc đình chỉ. [34] Chúng phải có chức năng như dây dẫn, chất bán dẫn, chất điện môi, hoặc chất cách điện. Chi phí vật liệu phải phù hợp với đơn.

Chức năng điện tử và khả năng in có thể gây nhiễu với nhau, yêu cầu phải tối ưu hóa cẩn thận. [5] Ví dụ, trọng lượng phân tử cao hơn trong polyme tăng cường độ dẫn, nhưng làm giảm độ tan. Đối với in, độ nhớt, độ căng bề mặt và hàm lượng chất rắn phải được kiểm soát chặt chẽ. Tương tác giữa các lớp như độ ẩm, độ bám dính và độ hòa tan cũng như các quy trình sấy sau lắng đọng ảnh hưởng đến kết quả. Các chất phụ gia thường được sử dụng trong các loại mực in thông thường không có sẵn, bởi vì chúng thường đánh bại chức năng điện tử.

Tài sản vật chất chủ yếu xác định sự khác biệt giữa các thiết bị điện tử in và thông thường. Các tài liệu in có những ưu điểm vượt trội so với khả năng in, chẳng hạn như tính linh hoạt cơ học và điều chỉnh chức năng bằng cách thay đổi hóa học (ví dụ: màu sáng trong OLED). [35]

Dây dẫn in có tính dẫn điện thấp hơn và tính di động của hãng vận chuyển. [36]

Với một vài trường hợp ngoại lệ, các vật liệu vô cơ là sự phân tán kim loại hoặc chất bán dẫn vi và nano. Các hạt nano bán dẫn được sử dụng bao gồm silic [37] và các chất bán dẫn oxide. Silicon cũng được in như là một tiền chất hữu cơ [39] sau đó được chuyển đổi bởi pyrolisis và ủ vào silic tinh thể.

PMOS nhưng không phải là CMOS có thể có trong các thiết bị điện tử in. [40]

Vật liệu hữu cơ [ sửa ]

Thiết bị điện tử hữu cơ được tích hợp kiến thức và sự phát triển từ in ấn, điện tử, hóa học, và khoa học vật liệu, đặc biệt là từ hóa học hữu cơ và polymer. Vật liệu hữu cơ một phần khác với các thiết bị điện tử thông thường về cấu trúc, hoạt động và chức năng [41] ảnh hưởng đến việc thiết kế và tối ưu hóa thiết bị và mạch cũng như phương pháp chế tạo. [42]

Phát hiện các polyme liên hợp [36] và sự phát triển của chúng trong các vật liệu hòa tan cung cấp các vật liệu mực hữu cơ đầu tiên. Vật liệu từ loại polyme này có nhiều tính chất dẫn điện , bán dẫn , điện phát quang , quang điện và các tính chất khác. Các polyme khác được sử dụng chủ yếu như chất cách điện và điện môi .

Trong hầu hết các vật liệu hữu cơ, vận chuyển lỗ được ưa chuộng hơn vận chuyển điện tử. [43] Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng đây là một đặc trưng cụ thể của các giao diện bán dẫn / điện môi hữu cơ đóng vai trò chính trong OFET. [44] Do đó, thiết bị loại p nên chiếm ưu thế đối với các thiết bị loại n. Độ bền (chống phân tán) và tuổi thọ thấp hơn các vật liệu thông thường. [40]

Các chất bán dẫn hữu cơ bao gồm các polyme dẫn điện poly (3,4-ethylene dioxitiophene), pha tạp với poly ( styrene   Sulfonate ), ( PEDOT: PSS ) và poly ( anilin ) (PANI). Cả hai loại polyme đều có sẵn trong các công thức khác nhau và đã được in bằng máy in phun, màn hình [45] và in offset [9] hoặc màn hình, [21] flexo [10] và in đồng hồ [13] .

Các chất bán dẫn polymer được xử lý bằng cách in phun, chẳng hạn như poly (thiopene) như poly (3-hexylthiophene) (P3HT) [46] và poly (9,9-dioctylfluorene co-bithiophen) (F8T2). [47] Loại vật liệu thứ hai cũng đã được in bằng ống đồng. [11] Các polime phát quang khác nhau được sử dụng với in phun, [15] cũng như các vật liệu hoạt tính cho quang điện (ví dụ pha trộn của P3HT với các dẫn xuất fullerene), [48] mà một phần cũng có thể được lắng đọng bằng cách sử dụng màn hình in (ví dụ: (Phenylene vinylene) với các dẫn xuất fullerene). [23]

Các chất cách điện hữu cơ và vô cơ có thể in được, có thể được xử lý bằng các phương pháp in khác nhau. [49]

Vật liệu vô cơ [ sửa ]

Các thiết bị điện tử vô cơ cung cấp các lớp và giao diện có bậc cao mà các vật liệu hữu cơ và polyme không thể cung cấp.

Các hạt nano bạc được sử dụng với flexo, [8] offset [50] và máy in phun. [51] Hạt vàng được sử dụng với máy in phun. [52]

Các màn hình đa màu phát quang điện EL (EL) phát sáng có thể bao phủ được hàng chục mét vuông, hoặc được kết hợp với mặt đồng hồ và màn hình hiển thị. Chúng bao gồm sáu đến tám lớp vô cơ in, bao gồm một chất phosphor pha tạp bằng đồng, trên nền chất dẻo plastic. [53]

Các tế bào CIGS có thể được in trực tiếp lên molybden   Tráng   Tấm kính .

Hạt pin mặt trời gallium arsenide germanium in đã chứng minh được hiệu quả chuyển đổi 40,7%, gấp 8 lần so với các tế bào hữu cơ tốt nhất, tiến gần tới hiệu năng tốt nhất của silic tinh thể. [53]

Substrates [ sửa ]

Thiết bị điện tử in cho phép sử dụng các chất nền linh hoạt, làm giảm chi phí sản xuất và cho phép chế tạo mạch linh hoạt bằng máy. Trong khi in phun mực và màn hình thường in những bề mặt cứng nhắc như thủy tinh và silic, các phương pháp in ấn khối lượng chỉ sử dụng giấy và giấy mềm. Poly (ethylene terephthalate) -phôn (PET) là một lựa chọn phổ biến, do chi phí thấp và ổn định nhiệt độ vừa phải. Poly (etylen naphthalate) - (PEN) và poly (imide) -ngày (PI) có hiệu suất cao hơn, các lựa chọn thay thế chi phí cao hơn. Chi phí thấp và các ứng dụng đa dạng của giấy làm cho chất nền trở nên hấp dẫn, tuy nhiên, độ gồ ghề cao và khả năng hấp thụ lớn của nó làm cho các thiết bị điện tử có vấn đề. [50]

Tiêu chuẩn chất nền quan trọng khác là độ gồ ghề thấp và khả năng chống thấm thích hợp, có thể điều chỉnh trước bằng cách sử dụng lớp sơn phủ hoặc chất phóng điện Corona . Ngược lại với in thông thường, thấm hút cao thường là bất lợi.

Các ứng dụng [ biên tập ]

Đồ điện tử in đang được sử dụng hoặc được xem xét để:

  • Thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID)

  • Giám sát

  • Lưu trữ dữ liệu

  • Hiệu ứng hình ảnh và hiển thị

  • Đồ chơi

Công ty Nauy ThinFilm của Na Uy đã chứng minh thành công bộ nhớ hữu ích trong năm 2009. [54] [55] [56] [57]

Phát triển tiêu chuẩn và các hoạt động [ sửa ]

Các tiêu chuẩn kỹ thuật và các sáng kiến lập bản đồ nhằm tạo điều kiện phát triển chuỗi giá trị (để chia sẻ các đặc tính sản phẩm, các tiêu chuẩn đặc tính, vv) Chiến lược phát triển tiêu chuẩn phản ánh cách tiếp cận được sử dụng bởi các thiết bị điện tử silicon trong 50 năm qua. Các sáng kiến bao gồm:

Đã công bố ba tiêu chuẩn cho các thiết bị điện tử in. Cả ba sản phẩm này đều được xuất bản cùng với Hiệp hội Đóng gói và Đóng gói Điện tử Nhật Bản (JPCA):

  • IPC / JPCA-4921, Yêu cầu đối với các tài liệu cơ bản điện tử in

  • IPC / JPCA-4591, Yêu cầu đối với các thiết bị dẫn điện dẫn điện tử

  • IPC / JPCA-2291, Hướng dẫn thiết kế cho Điện tử In

Các tiêu chuẩn này, và các tiêu chuẩn khác đang được xây dựng, là một phần của Sáng kiến Điện tử In IPC.


Trang chủ | Về chúng tôi | Sản phẩm | Tin tức | Triển lãm | Liên hệ với chúng tôi | Thông tin phản hồi | Điện thoại di động | XML | Chính trang

TEL: +86-757-8128-5193  E-mail: chinananomaterials@aliyun.com

Công ty TNHH công nghệ ETEB quảng Đông Nam Hải