Baslı Elektronikte Davranışlı Inks Giriş

Davranışçı inks baskılı elektroniklerin arka kemiği olarak hizmet eder, esnek substratlara nasıl elektronik cihazların üretildiğini yeniden şekillendirmeye çalışır.Zengjet, ekran veya gravureure baskı gibi yeni form faktörlerin aksine, esnek yüzeylere doğrudan baskı yapar.Bu yaklaşım malzeme atıkları azaltır, daha düşük üretim maliyetlerini azaltır ve ayarlanabilir görüntüler, giyilebilir sensörler, ve akıllı paketleme gibi yeni form faktörlerini sağlar.

Herhangi bir basılı elektronik cihazın performansı, daha yüksek çözünürlüke doğru iten, daha hızlı üretim hızlarına ve daha sürdürülebilir malzemelere bağlı olarak, iletken inklerin arkasındaki temel özellikleri ve materyali anlamak başarılı ürün gelişimi için gerekli hale gelir.

Bu makale, her bir ink kendi özelliklerine veren malzeme bileşenleri inceler - elektriksel iletkenlik, vizoloji, adhesion ve tedavi davranışı - ve her bir ink için benzersiz özelliklerini inceler.Eğer RFID antenleri, esnek devreleri tasarlarsanız veya elektrokimyasal sensörler, doğru davranışçıyı seçin, bu parametrelerin substratınızla nasıl etkileşime girilmesini gerektirir.

Davranışçı Inks

Bir iletken ink performansı, karmaşık bir fiziksel ve kimyasal özellikleriyle belirlenir. Elektrik iletkenliği en belirgin metrikdir, rheolojik davranış, adhesion gücü ve eğrilik kinetiği gibi diğer faktörler güvenilir, yüksek hacimli elektronik üretimi için eşit derecede kritiktir.

Elektriksel Davranış

Elektrik iletkenliği, elektronun basılı bir iz yoluyla ne kadar kolay bir şekilde akış sağlar. Genellikle ölçüm başına Siemens'te (S/m) veya ohm-meters ( ⁇ m) in en baskılı elektronik uygulamalar için, yüksek iletkenlik en aza indirmek için arzu edilir, direnç, sinyal bozulması ve ısı nesli.

Basılmış bir ink iletkenliği, gümüş dökme (6.3x107 S /m) ile yaklaşan iletkenliklerin ve partiküllerin kalitesi, grafik ve nanotüp formülasyonları dahil olmak üzere, daha düşük iletkenliklere (103-105 S /m) ulaşabilir, ancak biyolojik ortamlarda avantaj sağlar.

Baskılanan bir iz iletkenliğinin kalınlığı boyunca üniforma olmadığını belirtmek önemlidir. Günah işleme süreci – normal, fotonik veya kimyasal – iletken parçacıkların birbirine bağlı ağlarını ve nihai direnç derecesini doğrudan etkiler.En iyi performans için, inkslar, PET veya kağıt gibi hassas mikroyapılar elde etmek için formüle edilmelidir.

Viskozite ve Rheology

Viscosity baskı sırasında ne kadar kolay bir ink akışlarını ve bu aşırı baskıdan sonra şeklini nasıl iyi tutar. 8-20 mPa·s'in aralıkları için dinamik vizolojik profiller tipikken, ekran baskısı çok daha yüksek değerler gerektirir (500-5000 mPa·s) ağ açmaları yoluyla kanamayı önlemek için. Gravure ve flexografik süreçler bu aşırılar arasında düşer, tutarlı film kalınlığı için dikkatli bir şekilde ayarlanır.

Rheology basit viskoların ötesine geçer; bir ink oar stresi altında nasıl davranır: Birçok davranış, özellikle de thixotropy, viskoların zaman içinde azalttığı ve geri kalanının yüksek hacimli veya organik kalınan davranışların nasıl daha az vibrasyonel hale geldiğini açıklar: ink, o zaman hızla yaygısız veya ağ geçidinden zorlandığında, substratlara hızlı bir şekilde geri döner.

Buhar stresi, yeterli bir verim strese sahip olan diğer kritik bir rheolojik parametredir, yerçekimi altında veya işlem sırasında, dikey yüzeylerde veya basılı katmanlarda saheoloji testlerini engellemeyi gerektirir. Ancak aşırı yüksek verim stresi, ekran baskılarında kesintiye neden olabilir.

Adhesion ve Substrate Compatality

Adhesion, özellikle de mekanik flexing veya termal bisikletin altında, binder polimer ve substrat yüzeyi arasındaki kimyasal bağlarla bir araya getirilen temel adlar.

Farklı substratlar benzersiz zorluklar sunuyor. Polyimide filmleri (örneğin, Kapton) mükemmel ısı direnci ve güçlü yüzeyli birçok ink formülasyonları ile, ancak yüksek maliyet limitleri yüksek kullanılabilirlik uygulamaları için kullanılır.

Taklitler, kabuk testleri (ASTM D3330) ile ölçülmelidir, çapraz-hatch kaset testleri (ASTM D3359) ve esnek cihazlar için çevrimsel bükme testleri.Birçok uygulama için, 5-10 N /cm'in minimum kabuğu gücü gerekli.Inksler elastomerik bağlar veya hibrit organik-inorganik hibritler ile formüle edilebilir.

Davranış ve Davranış

Baskıdan sonra, iletkenler son elektrik özelliklerini elde etmek için tedavi edilmelidir. Curing, çözücü buharlaştırma ve binder haçlı ( polimer kalın filmler için), sintering özellikle yüksek sıcaklıklarda metalik partiküllerinfüzyonunu ifade ederken, sürekli iletken yol yollarını oluşturmak için.

Thermal curing is the most common method, typically performed in convection ovens at temperatures ranging from 100°C to 250°C. The temperature and duration must be carefully optimized: too low, and sintering is incomplete, leaving high resistivity; too high, and the substrate may warp or degrade. For heat-sensitive substrates like PET (max ~150°C), low-temperature sintering inks using nanoparticles or reactive additives have been developed.

Fotonik drenajı yoğun nabızlı ışık kullanır (örneğin, xenon flaş lambalar) hızla ısıtılır, ancak milisaniyelerde sintering sağlarken, substratlar serin kalır. Bu yöntem özellikle yuvarlanma ve sıcaklık hassas malzemeler için uygundur.

Küresellik ayrıca son morfolojiyi de etkiler. Hızlı sintering, düşük iletkenlik ile göz ardı edilebilir yapılar üretebilirken, kontrollü ısıtma, parçacıkların daha tamamen ölçmek için izin verir. Üreticiler genellikle önerilen tedavi profillerini sağlar, ancak profilometri ile süreç optimizasyonu, direnç ölçümleri ile işlem optimizasyonu gereklidir ve SEM görüntüleme, hedef özellikleri elde etmek için gereklidir.

Davranışlı Inks Özellikleri

Davranışçı inks, iletken dolgular, bağlayıcılar, çözücüler ve çeşitli işlevsel katkılar içerir. Her bileşen ink'ın fiziksel özelliklerine, depolama stabilitesine, baskılanabilirliğe ve son performansa katkıda bulunur.Bu malzeme özelliklerini anlamak, mühendisler belirli baskı teknikleri ve son kullanım ortamları için terziye olanak sağlar.

Davranışlı Parçacıklar: Tipler ve Trade-Offs

Davranışlı dolgu, herhangi bir davranışçının kalbidir ve onun seçimi, uygulanabilir iletkenlik, maliyet ve işleme zorlukları tanımlar.

[FONT:0)Silver[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜye Olmayanlar İçin En Yüksek İLGİLİZCE (Ç) Düşük Sıcaklıklı Yüksek Yüzey Enerjileri (100 nm) Yüksek Yüzeysel Yüzeyleri Azaltmaları Azaltmalı Güçlendirmek için Sık Maliyetleri Azaltmalı ve Gümüşlü Güçleri Geçme Sık Kullanılanlar (Mily)

[FONT:0]Copper[[Dönetici:0)) Copper[Dönetici:0))) Bu, bakır nanoparçacıkların çoğu zaman gümüş, grafik veya organik bariyer ajanlarının koruyucu kabukları ile kaplıdır. Ancak, bakır oksitler hızla havada işlenirler (örneğin, bakır o oksitler elektrik performansına bağlı olarak, bakırı azaltıcı veya argon) veya kombine edilir.

[FONTs) ve grafikte (CNTs) ve grafiklere sahip olan (CNTs) ve grafiklere sahip olan (Sekizli) özellikle de biyolojik sistemlerle uyumlu, düşük maliyetli ve uyumlu hale gelirler, onları ECG elektrotları, su geçirmez sensörler ve elektrokimyasal biyosensörler için ideal kılarlar. Graphene inksler, 104 S / 4'e kadar iletkenliği sağlarlar.

[FONT:0)İstlenmiş polimerler [DÜDÜDÜSÜDÜSÜSÜSÜDÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜye Olmayanlar), UV maruz kalma veya yüksek nemlere alternatif sağlarlar. Bunlar öncelikle organik, biyolojik görüntüler ve yarı-transbetik elektrotlar.

Biners ve Polimer Matrices

Biners birden fazla işleve hizmet eder: birlikte iletken parçacıkları tutarlar, altta ink'ı bağlar, baskılı izin mekanik esnekliğini belirler ve çevresel bozulmadan gelen iletken ağı korurlar.

Ortak binder sistemleri, onarım veya geri dönüşüm için yumuşatılmış olan, çeşitli substratlara iyi esneklik ve eksiyonlar sunar. [FONT:2Thermoset polimerler) (epoxies, fendler, poliklinler, poliimitler) hidrasyonlar, poliimitler) yüksek işletim sıcaklıklara karşı iyileştirici, termal stabilize edilmiş ağlar sunar.

[FONT=0]Elastomerik bağlar[Döneticiler) silikona göre, plastik veya termoplastik poliurethaneye (TPU) olağanüstü bir özellik sağlar, yazdırılabilir iletkenler için 50-20%%% 50 oranında elonglara dayanamaz.Böylece inksler giyilebilir elektronik, yumuşak robotik ve tıbbi yamalar için önemlidir.

Hibrit binder sistemleri birden fazla polimerin gücünü birleştirir. Örneğin, hem yüksek hacimli bir elektronik hareketi daha zorlu ortamlar için yüksek hacimli bir araştırma alanıdır.

Malzemeler ve Araç Sistemleri

Notlar, ink'ın ilk viskobularını kontrol eder ve baskı ekipmanı ile uyumluluk.Onlar, parçacık agglomerasyon veya kimyasal reaksiyonlara yol açmadan binder ve katkılarını çözmelidir.

[FONT=0)Organic çözücüler [Döneticiler) [Döneticiler) gibi, ancak stabil baskıya izin veren iyi röpücük kontrol ve orta katta kayma oranları sağlar. ancak, birçok organik çözücüler sağlık ve çevresel endişeler (oksisite, flammability, VOC emisyonu), yüksek çözünürlükte bakımda artış gösterir.

[FONT:0) Solvent karışımları [DFLT:1] genellikle sabit olmayan testlerle elde edilen hassas dengeyi dengelemek için formüle edilir ve jeter veya baskı edilebilir davranışlar elde etmek için puanlar verir.For inkjet inks, katel sistem daha tehlikeli seçenekler yerine getirilir.

[FONT:0)Reaktif çözücüler [Döneticiler], UV ışığı altında polimerize olan monomerler veya oligomerler gibi - UV-kullanabilir iletken inkslerde kullanılır. Bunlar UV radyasyona maruz kalma konusunda neredeyse anında katır, aşırı hızlı yuvarlanma işlemine izin verir. Ayrıca termal fırınlar ve enerji tüketimine ihtiyaç duyar.

Katkılar: Stabilizerler, Surfactants ve Flow Modifiers

Katkılar küçük miktarlarda (tipik olarak) dahil edilirler (tipik olarak:0)Dispersants ve sörfçüler), agglomeration of behaviorive Parçacıklar sıvı ink by steric veya elektrostatik engeller. onlar olmadan, nanopartiküller hızla küme ve tutarsız baskı kalitesine yol açar.

[FONT=0]Anti-oxidasyon katkı maddeleri[Dönetici:0) Maddeler (Döneticiler) veya inorganik felciler (örneğin, metal chelatörler) raf ömrünü uzatıp yüksek sıcaklık tedavi sırasında bozulmayı engelleyebilir.For bakır inks, benzotriazole (BTA) ve türevleri korozyon inhibitörleri olarak yaygın olarak kullanılır.

[FONT=0]Rheology modifiers[Döneticileri, s.) gibi, s.C.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.

[FONT:0)Adhesion teşvik ediciler [Dönderler] [Dönderler veya organotitanlar kimyasal olarak bağlayıcıları iletken partiküllere ve substratlara bağlar, önemli ölçüde kabuğun gücünü ve nemsiyonunu geliştirirler.Bu katkılar özellikle de polipropilen veya fluoropolimerler gibi düşük enerjili substratları baskıya baskı yaparken değerlidir.

Uygulamaların Sürüşü Ink Development

Esnekliğin eşsiz kombinasyonu, düşük maliyet ve yüksek aktarım, geniş bir uygulama yelpazesi için uygun şekilde sabit elektronikleri kullanarak baskılı bir şekilde yapılır.As material performance improve, new marketler açmaya devam ediyor.

[[DÜDÜ:0)RFID etiketleri ve antenler[[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSTRİYE:0)RFID etiketleri ve antenler (En İyilemeler) ve etiketli etiketlemeler sırasındaki en büyük metal inekler için yeterince eklenme ve bükmeler için yüksek iletkenlik (en azından) ve bakır inksler için yeterli adlar agresiftir.

[[Düzücük hibrit elektronik[Dönemli) ile baskılı kondüktif izler birleştirilir, kondüktörler ve kapasitörler.Inksler, katı bileşenler arasındaki boşlukları, tekrarlanan birleştirici yapıştırıcılar (ACAs) ve düşük sıcaklık sinterleri ile birleştirir.

[[Düzücüler ve bataryalar [Döneticiler ve piller[Döneticiler) tek bir baskı geçişinde birden fazla fonksiyonel katmanlar yatırma yeteneğinden yararlanın.Inksteksler elektrokimyasal sensörler (glukose, pH, ağır metaller), sular ve yüksek kapasiteli ısı sensörlerinin yüksek hacimli aküler ve süper kapasiteleri için yüksek sigortalı karbon veya metal oksitler için kullanılabilir. İşte, basılı tabakaların reflektif olarak hassaslığı, iyonik taşıma ve enerji depolama kapasitesinin en üst düzeye çıkmasını sağlar.

[[Döneticileri:0) Transabeterler için [Döneticiler için, OLED aydınlatma ve akıllı pencereler, gümüş nanotel inks veya PEDOT:PSS formülasyonları kullanılarak üretilir.Bu inksler düşük profil direnci elde etmelidir (ITO)[Düz şeffaflığı ve yüksek sıcaklık boşluk gereksinimleri olmadan nano kablolama ağı oluşturmak.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Önemli ilerlemeye rağmen, birçok teknik zorluk davranışçı inks olmadan kalır, geleneksel ve bakır devrelerini tamamen değiştirebilir.

[FONT:0] Çevre stresi altında Güvenilirlik[Dönetici:0]Küresel bir endişedir.Balık izlerinin, nem, sıcaklık, bisiklet veya mekanik ürperticilere maruz kaldığı zaman dirençin artması. Hızlandırılmış yaşlanma testleri (85°C/85%, termal şok) birçok ticari inkümlerin otomotiv veya havacılık gereksinimlerinin kısa düşmesine odaklanır. Araştırma, bariyer kaplamaları, kendini önleyicileri ve korozyona dayanıklı alaşımları geliştirmeye odaklanır.

[[Dönetici ve çizgi kenar tanımı[[Dönetici:0)) Sınırlı elektronik baskı potansiyelini sınırlayın.Inkjet baskı 20-50 μm hatlarına ulaşabilirken, sonraki nesil cihazlar, yüksek çözünürlükte elektrohidrodinamik baskıda yüksek inovasyonlar için alt-10 μm özellikleri gerektirir.

[FONT:0]Cost ve malzeme kullanılabilirliği[[Dönetici:0) gelişmeyi yönlendirmeye devam ediyor. Silver fiyat dalgalanmaları bakır, nikel veya karbon ile alt kuruma teşvik ediyor. Ancak, pahalı koruyucu ortamlardan olmadan güvenilir bakırlara ulaşmak elif kalır.

[FONT:0) Çok katmanlı kayıt ve 3D baskı yeni sınırlar açıyor. Baskı iletkeni, delikler ve 3D bağlantılar, daha önce çözülebilecek yüksek hassas ve iyileştirici tabakalar ile depolanabilir. Parçacıklar (projektif metal öncüleri metale karşı) dikkat çekiyor, çünkü bir gglomerasyon sorunlarını ortadan kaldırırlar ve ultra-thin, karmaşık geometrilere uygun kaplamalar sağlarlar.

İleriye bakıldığında, basılı elektroniklerin sadece uygulanabilir, iyileştirilebilir veya enerji hasatına yardımcı olmak için yakınlaşmalar (IoT)) cihazlar, giyilebilir ürünler ve akıllı ambalajlar, yalnızca uygulanabilir olmayan, aynı zamanda biyodegradlanabilir, iyileştirilebilir veya enerji hasatlarına yardımcı olmak için talep edecektir: araştırmacılar yeni ink tariflerin iletkenliğini ve baskısını tahmin etmek için hesaplama modelleri kullanırlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Davranışlar, geleneksel katı elektronikler ve esnek, düşük maliyetli ve ortaya çıkan uygulamalar tarafından talep edilen esnek gelecekler arasındaki boşluğu köprünün dinamik bir denge tarafından belirlenir ve davranışları tedavi eder - tüm bunlar iletken dolgunlar, bağlayıcılar, çözücüler ve katkı maddeleri ile kontrol edilir.

Silver yüksek performanslı ihtiyaçlar için altın standardı kalırken, bakır ve karbon bazlı alternatifler hacim uygulamaları için maliyet etkin yollar sunar. nanopartikül sentez, hibrit biner sistemleri ve hızlı tedavi teknolojileri, baskılı olmayanların zarfını genişletmeye devam eder.Ink'in seçimi asla bir boyut değildir; substrat uyumluluk, baskı tekniği, çevresel maruziyet ve toplam sistem maliyeti.

Baskılı elektronik, kitlesel üretime boyun eğerek, bu materyal özelliklerinin daha derin anlayışı başarısız olanlardan başarılı ürünler ayıracaktır. Malzeme bilim adamları ve iletkenlik, baskı kabiliyeti ve dayanıklılık, esnek, giyilebilir ve sürdürülebilir elektronikteki bir sonraki inovasyon dalgasına yol açacak mühendisler.

[FONT:0)Dönemli Referanslar[Dönemli:0)

  • [[D:0) Basılmış elektronik için geçici inkslerin bir incelemesi: malzemeler, süreçler ve uygulamalar).
  • [FONT:0) Sert baskılı elektronik için bakır tabanlı iletken inkste ilerlemeler).
  • [FONT:0)Rheology of behaviorive inks: eleştirel bir inceleme[Dönemli: 1).
  • [[0)PEDOT:PSS- bazlı baskılı elektronikler için ()