Jakou roli hrají vyhřívané desky při vytvrzování vodivých inkoustů na flexibilních skleněných substrátech?

Nová generace flexibilních rolovatelných obrazovek a tenkých{0}}filmových senzorů je zkonstruována na novém substrátu: skle tenčí než lidský vlas, dostatečně flexibilní, aby se dalo ohýbat, a přesto naprosto čiré. Elektronické obvody na tomto vrbovém skle jsou potištěny unikátním vodivým inkoustem vyrobeným z nanočástic stříbra nebo mědi. Inkoust je třeba sintrovat-při specifické, mírné teplotě-, aby se kovové částice spojily do pevné vodivé stopy, aniž by došlo k roztavení, deformaci nebo popraskání jemného, ​​ultra-tenkého skla. Toto citlivé tepelné vytvrzování se provádí na vyhřívané desce. Je to měkká, horká fáze pro elektroniku budoucnosti.

Proces slinování vodivých inkoustů na flexibilním skle
Jak používat vyhřívanou desku
Potištěná flexibilní skleněná tabule se umístí na plochou horkou desku. Deska je obecně vyrobena z materiálu s velmi nízkým koeficientem tepelné roztažnosti (např. Invar nebo skleněná-keramika, jako je Zerodur) a vytváří dokonale rovnoměrné teplotní pole, často mezi 150 stupni a 250 stupni . Toto jemné, rovnoměrné teplo spéká inkoust bez jakéhokoli tepelného šoku nebo deformace skla. Povrch desky by měl být hladký a bez částic. Obvykle je povrch desky potažen nepřilnavou vrstvou PTFE, aby se zabránilo přilnutí vytištěného vzoru k desce a umožnilo se snadné odstranění vytvrzeného substrátu. Výsledkem je flexibilní, transparentní a plně funkční elektronický obvod na substrátu, který lze stotisíckrát ohnout bez porušení.

Zásadní role tepelné stejnoměrnosti a stability
Deska je bezchybně ploché, tepelně jemné, ultra{0}}čisté lože, které vypaluje obvodové rozložení na skle tenčí než papír. Výrobní metoda vyhřívaného skla s vodivým inkoustem vyžaduje výjimečnou teplotní stálost na celém povrchu desky, obvykle v rozmezí ±2 stupňů. Lokální horký bod by zdeformoval sklo nebo slinoval inkoust. Na chladném místě by inkoust zůstal slinutý a nevodivý. Nízká-tepelná-expanzní struktura desky zajišťuje, že se rovinnost nemění s nárůstem teploty, přičemž zůstává v těsném kontaktu se sklem a povrchem desky. Deska je namontována na aktivně tlumeném rámu, aby se minimalizovaly vibrace a mechanické rázy, protože pohyb během slinování by mohl rozmazat tenké vodivé linie.

Poznámka k procesu: Atmosféra inertního plynu pro inkoust s nanočásticemi mědi
V případě, že je vodivý inkoust založen na nanočásticích mědi (levnější a vodivější než stříbro), je ve slinovací komoře potřeba atmosféra inertního plynu (dusík nebo argon). Při vysokých teplotách měď rychle oxiduje a vytváří na povrchu nanočástic povlak nevodivého oxidu měďnatého. Tato oxidace brání správnému spojení částic a podstatně zvyšuje elektrický odpor. Aby se tomu zabránilo, je vyhřívaná deska obklopena komorou, která je propláchnuta vysoce čistým dusíkem (obsah kyslíku<50 ppm) before and throughout the sintering cycle. This same inactive environment also shields the pliable glass substrate from the stress generated by moisture. For silver-based inks a nitrogen atmosphere is optional but is commonly used anyway to maintain a clean, contamination-free environment.

Technická přesnost: Přesné řízení teploty a izolace vibrací
Teplotní rozsah spékání
Teplota slinování je rozhodující a musí být řízena ve velmi těsném okně, obvykle ±2 stupně. Inkousty s nanočásticemi stříbra se nejlépe slinují při optimální teplotě mezi 150 °C a 200 °C, zatímco měděné inkousty vyžadují mírně vyšší teplotu kolem 200–250 °C, aby se zohlednila žáruvzdornější povaha mědi, a přitom zůstaly pod teplotou skelného přechodu jakékoli polymerní krycí vrstvy. Vyhřívaná deska je dodávána s řadou zabudovaných termočlánků (obvykle jeden na 100 cm2 plochy) a PID regulátorem pro regulaci elektrických topných prvků (např. topných těles nebo topných těles z leptané fólie) umístěných na zadní straně desky.

Mechanická izolace a vibrace
The platen should be constructed to minimise any vibration or mechanical shock. Even micro-scale vibrations (amplitude >0,5 µm) během procesu slinování může způsobit nerovnoměrný tok tekutého inkoustu před ztuhnutím, což má za následek rozbité stopy nebo sníženou ostrost okraje. Proto je sestava desky oddělena od vibrací budovy pomocí pneumatických izolátorů nebo aktivních piezoelektrických tlumičů. Kompletní topný stupeň je namontován na těžké žulové základně pro tlumení nízkofrekvenčních rušení.

Závěr: Napájení budoucnosti flexibilní elektroniky
Vyhřívaná deska je jemný, přesný tepelný nástroj, který spéká elektronické obvody na průlomové flexibilní skleněné substráty, což umožňuje novou generaci ohebných, nerozbitných displejů a senzorů. Deska dodává přesně rovnoměrné, nízko-teplotní teplo v pečlivě kontrolované atmosféře bez vibrací- a (tam, kde je to potřeba) inertní, aby se vytištěné inkousty nanočástic změnily na spolehlivé, vysoce vodivé kovové stopy, aniž by došlo k poškození ultratenkého skla. Budoucnost flexibilní elektroniky peče na skle dokonale plochý, teplý talíř - měkce, přesně a bez jediného zlomu nebo deformace.