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增材制造-简化可印刷电子产品的批量生产

发布时间:2019-03-13 访问次数:529次 来源:柔性电子与智能包装 分享:

存储器设备 - 作为包括逻辑,传感器和显示器的电子功能的子集 - 已经经历了称为摩尔定律的集成和性能的指数增长。与此同时,我们的日常生活越来越多地涉及在信用卡,家用电器甚至消费产品上的智能标签上的计算机芯片中实现的各种相对低性能的电子功能。

虽然存储器设备正变得越来越灵活,但是它们在低性能应用中的易于制造和集成通常被认为是次要的。但现在,由于德国慕尼黑应用科学大学和加拿大INRS-EMT的一组研究人员的工作,这种情况即将发生变化。

增材制造,或许因3D打印而闻名,可实现流线型工艺流程 - 消除复杂的光刻和材料去除步骤,从而损害特征尺寸,这在许多情况下对于计算要求较低的用途的存储器件并不重要。

喷墨打印是一种与激光打印竞争的常见办公技术。它提供了从喷墨到卷到卷打印的直接转换的额外好处。在本周出版的应用物理快报(AIP Publishing)上发表的一篇文章中,该小组提出了一个概念验证,使用电阻式存储器(ReRAM),现在为大规模生产可印刷电子产品铺平了道路。

该组ReRAM背后的基本原理很简单。“在任何类型的存储器中,基本存储器单元必须能够在代表一位的两个状态之间切换,或者”0“或”1“。对于ReRAM器件,这两种状态由存储器单元的电阻来定义,“INRS-EMT的博士生Bernhard Huber解释说,他在慕尼黑应用科学大学的微系统技术实验室工作。

对于该组使用的导电桥随机存取存储器(CB-RAM),“0”是“由绝缘旋涂玻璃的高电阻表示的高电阻状态,其将导电聚合物电极与银分开。电极,“他继续道。“'1'是一种低电阻状态,由金属丝制成,长入旋涂玻璃并在两个电极之间提供可逆短路。”

而不是打印颜色,“我们使用功能性墨水来沉积电容器结构 - 导体 - 绝缘体 - 导体 - 使用已经在洁净室工艺中部署的材料,”Huber说。“这个过程与办公室喷墨打印机相同,可以选择微调液滴尺寸和加热目标材料。”

CB-RAM的概念已经很成熟,该集团的领导者 - 加拿大INRS-EMT的Andreas Ruediger和慕尼黑应用科学大学的Christina Schindler - 曾经研究过更传统的CB-RAM电池。

这个小组的工作有什么意义?

“我们不仅证明了完整的添加剂(印刷)工艺是可行的,而且性能参数与洁净室制造的设备相当,”Schindler说。“最大的技术吸引力在于我们的记忆瓷砖的机械灵活性,以及加工所需的所有材料都是商业化的。”

“从我们的概念证明,我们正在为优化铺平道路,”辛德勒说。“我们最大的惊喜是设备性能很少取决于制造工艺。”

这通过印刷工艺实现了极低成本的柔性电子设备。“按需印刷电子产品是另一个可能的应用领域,”Ruediger说。“目前,多功能电子设备的主要来源是现场可编程门阵列,它提供可重新配置的电路,可以用于具有预定义限制的不同用途。”

按需印刷电子产品显示出小型和固有灵活的生产线和最终用户产品的巨大潜力。

“想象一下超市打印他们自己的智能标签或公共交通提供商按需定制多功能门票。'可穿戴设备'明确要求灵活的电子设备也可能受益,”辛德勒说。在优化处理步骤之后,这种打印机的成本可能降至当前喷墨打印机的范围内。