Giới thiệu
Printed Electronics hay gọi là (PE) là công nghệ in mạch điện bằng phương pháp in ấn đang cho thấy một xu hướng tăng trưởng trong các ứng dụng khác nhau. Nhãn thông minh (smart labels), màn hình dẻo (flexible displays), quần áo và áp phích thông minh là những ứng dụng phổ biến của công nghệ PE. Tạo ra các vệt in dẫn điện, mạch điện tử và những thiết kế trên giấy sẽ làm cho PE là một trong những công nghệ đầy hưa hẹn trong tương lai.
Các thành phần của công nghệ PE:
– Mực dẫn điện
– Giấy hoặc một bề mặt khác
– Và một máy in được chỉnh sửa lại (modified)
PE có thể tạo ra các mạch điện tử khác nhau với khả năng tái chế, linh hoạt, đáng tin cậy và đồng thời với giá thành rẻ.
Printed Electronics
In mạch điện (Printed Electronics)
“PE được định nghĩa là một tập hợp các phương pháp in ấn mà có thể giúp tạo ra nhiều thiết bị điện tử trên các chất nền khác nhau.” Ở đây việc in ấn sử dụng các thiết bị máy in phun, in thạch bản (lithography), in ấn màn hình và kỹ thuật in nổi (Flexography) giúp ích cho việc xác định các mô hình trên vật liệu. Trong công nghệ PE, dựa vào mực dẫn điện được phun lên các bề mặt kết hợp với anh sáng làm khô để tạo ra các đường dây dẫn điện.
Độ phân giải và độ dày của In mạch điện (Resolution and Thickness of Printed Electronics)
Độ phân giải các cấu trúc được xác định bởi mắt thường. Trong in mạch điện, độ phân giải cao, cấu trúc nhỏ là điều cần thiết. Điều này là bởi các tính năng này cần thiết để có được hoạt động tốt hơn và mật độ đường mạch điện thấp hơn.
Printed Electronics
Công nghệ in ấn (Printing technologies)
Lựa chọn công nghệ in ấn phụ thuộc vào đặt tính và yêu cầu của vật liệu in được cân nhắc từ kỹ thuật đến tính kinh tế của sản phẩm. Thông thường màn in và tấm nền trong công nghệ in phun được dùng in các sản phẩm độ chính xác cao và khối lượng làm việc thấp. Đối với các tế bào năng lượng mặt trời; kỹ thuật in nổi (flexography) và công nghệ in offset được sử dụng. Chất hữu cơ FETs và các mạch tích hợp khác nhau được thực hiện bằng các phương pháp in ấn khác nhau. Công nghệ in phun thường được dùng cho Printed Electronics. Nhưng công nghệ in phun có nhiều nhược điểm thông lượng và độ phân giải thấp. Chất bán dẫn hữu cơ như Organic PETs, OLEDs, và các tết bào quang điện hữu cơ có thể dùng công nghệ in phun.
In lụa hữu ích cho việc thực hiện các đường dẫn ăng ten và các bảng mạch. In theo Aerosol Jet là công nghệ in lắng đọng cho PE. Bắt đầu từ các giọt mực được phun sương rồi đến làm nóng lên 80oC, các giọt mực phun ra trong quá trình sản xuất. Các đầu in, phun mực được phép chạm đến các bề mặt. In bay hơi giúp in được các đặc tính có kích thước 5µm. Nhánh in thạch bản nano và in thạch bản vi tiếp xúc là các kỹ thuật in khác nhau có thể được sử dụng.
Printed Electronics
In mạch điện hữu cơ và vô cơ (Organic và Inorganic Printing technologies)
PE hữa cơ là sự kết hợp của các chất hóa học, PE và khoa học vật liệu. Hai vật liệu này khác nhau từ điện tử thông thường trên cơ sở cấu trúc và chức năng nó sẽ ảnh hưởng đến các chức năng của thiết bị, thiết kế mạch điện và ngay cả quá trình chế tạo. PE vô cơ cung cấp giao diện tốt hơn với các lớp được tạo ra.
Chất nền (Substrates)
PE thường sử dụng chất nền linh hoạt và có lợi thế về chi phí thấp. Màn in, đầu in dùng có thể in trên kính, silicon để lại nhiều dấu ấn. Nhiều công nghệ in ấn sử dụng giấy cũng để lại nhiều dấu ấn. Giảm độ thô, chi phí thấp, ít ẩm ướt là một số tính năng mà một chất nền phải có. Cuộn dây dẻo, lá polyethylene terephthalate và polyethylene naphthalate là một số lựa chọn thay thế khác có thể được sử dụng như là chất nền trong PE.
Mực dẫn điện (Conductive Inks)
Cụm từ “Conductive Ink” được định nghĩa là một loại mực truyền dẫn điện. Mực dẫn điện là một phát minh tuyệt vời trong lĩnh vực in mạch điện Printed Electronics. Sử dụng loại mực in này và cách phương pháp in khác nhau người ta có thể in mạch điện hoặc thiết kế trên các chất liệu khác nhau từ polyester đến giấy. Các hạt dẫn điện trong mực in cho phép mở rộng trên bề mặt và do đó dẫn điện. Biến đổi một loại mực in từ trạng thái lỏng sang rắn bao gồm quá trình làm khô, đông cứng và tan chảy. Thông thường, độ dẫn điện, giá trị trở kháng của mực được đưa ra dưới dạng ohm/square/25µm. Một loại mực dẫn điện cao luôn luôn có điện trở thấp.
Printed Electronic sử dụng mực dẫn điện
Những gì mực dẫn điện có thể làm là?
Thành phần chính của mực dẫn điện là:
1. Bìa polymer
2. Dung môi
3. Vật liệu dẫn điện
Bìa polymer: Đó là chức năng để giữ cho các hạt sắc tố với nhau và xác định các tính chất của mực. Các thuộc tính chính của mực in là độ bám dính, độ cứng và tính linh hoạt.
Dung môi: Thông thường, các dung môi được xác định bằng kỹ thuật in ấn hoặc công nghệ in ấn được sử dụng. Đối với công nghệ màn in, điểm chung của dung môi có điểm nhiệt độ sôi cao đang được sử dụng.
Vật liệu dẫn điện: Nó xác định độ dẫn điện cuối cùng của mực khi sản xuất. Bạc là loại vật liệu thường được sử dụng làm vật liệu dẫn điện. Các nguyên liệu khác như carbon, đồng và polymer cũng được sử dụng như các hạt dẫn điện trong mực. Diện tích bề mặt, loại dầu bôi trơn được sử dụng và kích thước hạt của vật liệu dẫn điện có ảnh hưởng lớn đến tính dẫn điện của mực. Để cải thiện tính dẫn điện, các chất phụ gia cũng có thể được thêm vào để giúp cải thiện độ bám dính, làm ẩm và thậm chí là tính linh hoạt.
Sau quá trình in ấn, thiết kế dẫn điện sẽ xuất hiện trên bề mặt.. Nhiều ứng dụng của mực dẫn điện gồm: RFIDs, cảm biến, Pin, các ứng dụng y tế, v.v.
Các loại Mực dẫn điện
1. Mực nền Graphene (Graphene Based Inks)
Mực nền Graphene được làm từ Graphene NanoChem nay được sử dụng rộng rãi cho các Printed Electronics. Các tính chất như tính dẫn điện, tính linh hoạt, tính trong suốt làm cho chúng tốt cho các ứng dụng Printed Electronics như: thẻ thông minh, Printed displays, RF tags v.v.
2. Circuit Scribe (mực vẽ mạch điện)
Nó là nước dựa trên các phản ứng, bút mực bạc được phát triển bởi Electroninks. Đây là một loại bút tốt cho việc vẽ hoặc thiết kế mạch điện trên một tờ giấy. Bút này sử dụng một loại mực bạc không độc hại với trở kháng 2 – 10 Ohms.
3. Mực nano bạc, nano carbon
Hãng Methode Electronics phát triển mực nano bạc và nano carbon cho Printed Electronics liên quan đến phương pháp in phun.
4. Mực bạc phản ứng (Reactive Silver Inks)
Là loại mực hạt tự do. Chúng chứa các phức hợp bạc diamine nhờ vậy mà các hạt bạc được phát triển trên bề mặt sau khi thực hiện việc in ấn.
5. Mực điện môi (Dielectric Inks)
Mực in màn hình từ MINICO và ELECTRODAG có thể sử dụng cho cả hai giấy và bề mặt khác. Các ứng dụng như bàn phím, máy tính để bàn PC vv có thể sử dụng loại mực này.
Nhược điểm của Mực dẫn điện
Bao gồm các vật liệu độc hại
Độ dẫn điện kém
Khó tìm máy in phun dùng cho mực dẫn điện
Theo www.mepits.com
