Нова генерација флексибилних дисплеја који се могу савијати и танкослојних сензора изграђена је на револуционарној подлози: стаклу које је тање од људске косе, довољно флексибилно да се може савијати, а опет савршено провидно. Електронско коло на овом „стаклу од врбе“ штампано је посебним проводљивим мастилом од наночестица сребра или бакра. Ово мастило мора бити синтеровано-печено на прецизној, нежној температури-да би се металне честице спојиле у чврст, проводљив траг без топљења, савијања или пуцања крхког, ултра танког стакла. Загрејана плоча која врши ово деликатно, термичко очвршћавање је нежна, врућа фаза за електронику будућности.
Процес: синтеровање проводних мастила на флексибилном стаклу
Како се користи загрејана плоча
Штампани флексибилни стаклени лист се поставља на равну, загрејану плочу. Плоча, често направљена од материјала са веома ниским коефицијентом топлотног ширења (као што је Инвар или стаклокерамика као што је Зеродур), обезбеђује савршено уједначено температурно поље, обично између 150 степени и 250 степени. Ова нежна, уједначена топлота синтерује мастило без изазивања топлотног удара или изобличења стакла. Површина плоче мора бити савршено глатка и без честица; често је обложен нелепљивим ПТФЕ слојем како би се спречило лепљење штампаног узорка и олакшало лако уклањање очврсле подлоге. Резултат је флексибилно, транспарентно и потпуно функционално електронско коло на подлози која се може савити сто хиљада пута без ломљења.
Критична улога термичке униформности и стабилности
Плоча је савршено равна, термички нежна и ултра чиста подлога, која пече узорак кола на листу стакла тање од папира. Тхезагрејана плоча проводљиво мастило флексибилно стаклопроизводни процес захтева екстремну уједначеност температуре на целој површини плоче-обично унутар ±2 степена. Било која локална врућа тачка би могла да искриви стакло или прекомерно синтерује мастило, док би хладна тачка оставила мастило недовољно синтерованим и непроводљивим. Конструкција плоче са ниским топлотним ширењем осигурава да се равност не мења како температура расте, одржавајући присан контакт између стакла и површине плоче. Вибрације и механички удари су минимизирани постављањем плоче на активно пригушени оквир, јер свако померање током синтеровања може размазати фине проводне трагове.
Напомена о процесу: Атмосфера инертног гаса за боје наночестица бакра
Када проводљиво мастило садржи наночестице бакра (које нуде нижу цену и већу проводљивост од сребра), атмосфера инертног гаса-као што је азот или аргон- је неопходна унутар коморе за синтеровање. Бакар брзо оксидира на повишеним температурама, формирајући непроводни слој оксида бакра на површинама наночестица. Ова оксидација спречава правилну фузију честица и драстично повећава електрични отпор. Загрејана плоча је стога затворена у комору која се прочишћава азотом високе чистоће (садржај кисеоника испод 50 ппм) пре и током циклуса синтеровања. Иста инертна атмосфера такође штити флексибилну стаклену подлогу од било каквог стреса изазваног влагом. За мастила на бази сребра, атмосфера азота је опциона, али се често и даље користи да би се обезбедило чисто окружење без контаминације.
Техничка тачност: Чврста контрола температуре и изолација вибрација
Прозор температуре синтеровања
Температура синтеровања је критична и мора се контролисати унутар веома тесног прозора, обично ±2 степена. За мастила са наночестицама сребра, оптимална температура синтеровања је између 150 и 200 степени; за бакарна мастила, она је нешто виша, око 200–250 степени, да би се компензовала ватросталнија природа бакра, док је и даље испод температуре стакластог прелаза било којег слоја полимерног слоја. Загрејана плоча је опремљена са више уграђених термопарова (често по један на 100 цм² површине) и ПИД контролером који регулише електричне грејне елементе (нпр. грејаче кертриџа или грејаче урезане фолије) распоређене преко задње стране плоче.
Вибрације и механичка изолација
Плоча мора бити дизајнирана тако да сведе на најмању могућу мјеру сваку вибрацију или механички удар. Чак и вибрације на микро скали (амплитуда изнад 0,5 µм) током процеса синтеровања могу да доведу до неравномерног протока течног мастила пре него што се очврсне, што доводи до поломљених трагова или смањене оштрине ивице линије. Због тога је склоп плоче одвојен од вибрација зграде помоћу пнеуматских изолатора или активних пиезо-електричних пригушивача. Цела фаза грејања је постављена на масивну гранитну подлогу да апсорбује сметње ниске фреквенције.
Закључак: Омогућавање будућности флексибилне електронике
Загрејана плоча је нежан, прецизан термички алат који синтерује електронска кола на револуционарне флексибилне стаклене подлоге, омогућавајући следећу генерацију савитљивих, неломљивих екрана и сензора. Пружајући савршено уједначену топлоту ниске температуре у строго контролисаном окружењу без вибрација и (по потреби) инертном окружењу, плоча трансформише штампана мастила наночестица у поуздане, високо проводљиве металне трагове без оштећења ултратанког стакла. Будућност флексибилне електронике пече се на стаклу савршено равном, топлом плочом-тихо, прецизно и без иједне пукотине или искривљења.
