按需使用不同的印刷技术和装置

作者: Touchscreen     时间:2014-11-27     源于:技术在线    总点击:
【导读】:这种技术比如可以实际应用于汽车的中控台等。汽车内部的曲面部分较多。希望通过触摸屏而非按钮操作中控台面板的需求非常高。利用该技术,可以在曲面部分直接印刷制作触摸面板和触摸屏。另外,还考虑用曲面印刷布线来取代汽车线束。 天线也有望利用曲面印刷。

    北京时间11月27日消息,中国触摸屏网讯,我们的器件制作方法原则上不使用真空蒸镀法和光刻法等。也就是说,制作过程全部使用印刷法(全印刷法)。

    本文来自:http://www.51touch.com/touchscreen/news/dynamic/201411/27-33125.html

       本研究室在制作过程中利用了多种涂布和印刷装置。我们拥有通用点胶机、富士胶片的美国子公司FUJIFILM Dimatix制造的通用喷墨机,以及精度相当高的喷墨装置。另外还有凹版印刷胶印装置、狭缝涂布机、丝网印刷机以及凸版反转印刷机。我们利用这些涂布和印刷装置,开发了布线、电极及半导体精细图案技术。

       例如,利用FUJIFILM Dimatix的喷墨装置就实现了精细图案的绘制。关键在于油墨的调整。重点是如何优化油墨,以及如何将表面状态控制在最佳。

       具体来说就是,在玻璃基板上形成交联聚乙烯基苯酚(PVP)作为底料,按照打印台温度约为60℃、喷墨间隔为5μ~250μm的条件下喷墨发现,在某个条件下可形成非常笔直的细线。这个条件就是,交联PVP的表面与水的接触角约为84度时。此时能以约30μm的线宽/线距(L/S)绘制细线。

       成功实现布线的截面形状控制

       不过,如果绘制100μm宽的细线,截面会出现被称为“咖啡点”(Coffee Stain)的边缘变厚现象。因此,很难直接用于电子元器件。尤其是非常难以用于栅极电极。因为电场集中在电极的边缘部分,会导致晶体管短路。

       我们此前为解决这种咖啡点的问题,开发出了控制截面形状的方法。也就是使用DIC提供的水性油墨的方法。在进行喷墨印刷后,通过控制湿度使之干燥,可形成平坦的截面形状。

       这种技术已经用于实际的器件制作。最初,我们担心在高湿度条件下进行干燥的话,布线的电阻率可能会升高,而结果完全没有问题。以140℃的温度烧结细线时,湿度在80%以上电阻率反而能降低。烧结温度为140℃的话,完全可用于通用树脂膜。

       沟道长度的微细化取得进展

       在印刷法中,值得期待的是凸版反转印刷法。这种印刷法是在胶布上整体涂布油墨后,去除印刷版中多余部分的油墨。然后,将剩余部分转印到基板上。在晶体管的源极和漏极的印刷形成法中,可获得高精度的微细沟道。电极边缘部分的形状也比较锐利,电极表面平坦。可获得与利用光刻法形成的电极同等的精度。

       我们利用该技术形成了2μm宽的图案间隙。也就是说,能用印刷法实现2μm的沟道长度。采用有机半导体中常见的p型diF-TESADT制作印刷型有机TFT,结果获得了良好的特性。电流通断比也相当大。载流子迁移率约为0.2cm2/Vs。最近还成功形成了0.6μm的沟道长度。

       在计算高频特性的公式中,分母中有沟道长度L,以及栅极和源/漏极的重叠部分LC。也就是说,L的值越小,频率特性越高。此前利用印刷法制作的有机晶体管一般认为无法进行高频动作,但随着短沟道化的推进,就有可能实现高速动作。实际模拟结果显示,载流子迁移率为1cm2/Vs也能获得10MHz以上的高截止频率。
 
       还可直接在曲面上印刷

       如果能在凹凸不平的曲面上进行布线或形成电路,将有助于开发新产品。作为实现方法,可以考虑在非常薄的树脂膜上印刷形成电路,然后热压转印到曲面上。但如果能利用印刷法直接在曲面上形成电路,将会进一步提高印刷法的优势。作为新一代印刷技术,我们正在大力开发“3D印刷电子”这种非平面电路印刷技术。

       这种技术比如可以实际应用于汽车的中控台等。汽车内部的曲面部分较多。希望通过触摸屏而非按钮操作中控台面板的需求非常高。利用该技术,可以在曲面部分直接印刷制作触摸面板和触摸屏。另外,还考虑用曲面印刷布线来取代汽车线束。最近的汽车内都配备了许多复杂的布线,仅布线就占据了相当大的空间。作为取代线束的方法,也许可以利用在曲面上印刷的布线。

       天线也有望利用曲面印刷。例如在前窗玻璃的曲面部分,或者车身的一部分直接印刷天线。我们已经开发出了在弯曲的树脂基板上进行印刷的技术。油墨采用银纳米油墨,可绘制20μm宽的直线。在直径约1cm的圆柱型聚丙烯移液管上,也能印刷20μm宽的笔直布线。印刷法的基本技术是凹版胶印法,不过胶布与普通的产品不同,需要采用贴合曲面的材质。这属于技术创新。

       使这种曲面电路印刷技术与当今热门的3D印刷技术相融合,估计会进一步诞生出新的制造业形态。


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