Ce rol joacă plăcile încălzite în întărirea cernelurilor conductoare pe substraturi flexibile din sticlă?

O nouă generație de ecrane flexibile, rulabile și senzori de-film subțire este construită pe un substrat nou: sticlă mai subțire decât părul uman, suficient de flexibil pentru a se îndoi, dar absolut clar. Circuitul electronic de pe această sticlă de salcie este imprimat cu o cerneală conductivă unică realizată din nanoparticule de argint sau cupru. Cerneala trebuie să fie sinterizată-coaptă la o temperatură specifică, moderată-pentru a topi particulele de metal într-o urmă solidă, conductivă, fără a se topi, deforma sau crăpa sticla delicată, ultra-. Această polimerizare termică sensibilă se face pe o placă încălzită. Este scena moale și fierbinte pentru electronicele viitorului.

Procesul de sinterizare a cernelurilor conductoare pe sticlă flexibilă
Cum se utilizează placa încălzită
Foaia de sticlă flexibilă imprimată este plasată pe un platou fierbinte plat. Platoul este în general construit dintr-un material cu un coeficient de dilatare termică foarte scăzut (de exemplu, Invar sau o sticlă-ceramică precum Zerodur) și produce un câmp de temperatură perfect uniform, adesea între 150 de grade și 250 de grade . Această căldură ușoară și uniformă sinterizează cerneala fără nici un șoc termic sau denaturare a sticlei. Suprafața plăcii trebuie să fie netedă și fără particule. De obicei, suprafața plăcii este acoperită cu un strat de PTFE anti-adeziv pentru a preveni aderența modelului imprimat la platan și pentru a permite îndepărtarea ușoară a substratului întărit. Rezultatul este un circuit electronic flexibil, transparent și complet funcțional pe un substrat care poate fi îndoit de o sută de mii de ori fără a se rupe.

Un rol esențial al uniformității și stabilității termice
Platoul este un pat perfect plat, blând din punct de vedere termic, ultra-curat, care coace un circuit pe o foaie de sticlă mai subțire decât hârtia. Metoda de fabricație a sticlei flexibile cu cerneală conductivă pentru plată încălzită necesită o consistență excepțională a temperaturii pe întreaga suprafață a plăcii, de obicei în intervalul de ±2 grade. Un punct fierbinte local ar distorsiona sticla sau sinteriza excesiv cerneala. O locație rece ar lăsa cerneala sub sinterizare și neconductivă. Structura de expansiune-termică- scăzută a platinei asigură că planeitatea nu se modifică odată cu creșterea temperaturii, ținând intim în contact sticla și suprafața plăcii. Platoul este montat pe un cadru amortizat activ pentru a minimiza vibrațiile și șocurile mecanice, deoarece mișcarea în timpul sinterizării ar putea păta liniile conductoare subțiri.

Notă de proces: Atmosferă de gaz inert pentru cerneală cu nanoparticule de cupru
În cazul în care cerneala conductivă se bazează pe nanoparticule de cupru (mai ieftine și mai conductoare decât argintul), este necesară o atmosferă de gaz inert (azot sau argon) în camera de sinterizare. La temperaturi ridicate, cuprul se oxidează rapid, generând un strat de oxid de cupru ne-conductiv pe suprafața nanoparticulelor. Această oxidare împiedică topirea corectă a particulelor și crește substanțial rezistența electrică. Pentru a evita acest lucru, placa încălzită este înconjurată de o cameră care este spălată cu azot de înaltă puritate (conținut de oxigen<50 ppm) before and throughout the sintering cycle. This same inactive environment also shields the pliable glass substrate from the stress generated by moisture. For silver-based inks a nitrogen atmosphere is optional but is commonly used anyway to maintain a clean, contamination-free environment.

Precizie tehnică: management precis al temperaturii și izolare a vibrațiilor
Interval de temperatură de sinterizare
Temperatura de sinterizare este crucială și trebuie controlată într-o fereastră foarte strânsă, de obicei ±2 grade. Cernelurile cu nanoparticule de argint sunt cel mai bine sinterizate la o temperatură optimă între 150 de grade și 200 de grade, în timp ce cernelurile de cupru necesită o temperatură puțin mai mare de aproximativ 200-250 de grade pentru a ține seama de natura mai refractară a cuprului, rămânând în același timp sub temperatura de tranziție sticloasă a oricărui strat de polimer. Platoul încălzit este furnizat cu un număr de termocupluri încorporate (de obicei unul la 100 cm2 de suprafață) și un controler PID pentru a regla elementele electrice de încălzire (de exemplu, încălzitoare cu cartuș sau încălzitoare cu folie gravată) situate pe partea din spate a platanului.

Izolare mecanică și vibrații
The platen should be constructed to minimise any vibration or mechanical shock. Even micro-scale vibrations (amplitude >0,5 µm) în timpul procesului de sinterizare poate induce un flux neuniform al cernelii lichide înainte de solidificare, rezultând urme sparte sau diminuare a acuității marginii liniei. Prin urmare, ansamblul platanului este separat de vibrațiile clădirii, utilizând izolatori pneumatici sau amortizoare piezoelectrice active. Etapa completă de încălzire este montată pe o bază grea de granit pentru a amortiza perturbațiile de joasă frecvență.

Concluzie: Alimentarea viitorului electronicelor flexibile
Platoul încălzit este o unealtă termică ușoară, de precizie, care sinterizează circuitele electronice pe substraturi revoluționare din sticlă flexibilă, permițând următoarea generație de afișaje și senzori flexibili, indestructibili. Platoul furnizează căldură precisă uniformă, la temperatură joasă-într-o atmosferă inertă, fără vibrații-cu atenție controlată, pentru a transforma cernelurile printate cu nanoparticule în urme metalice de încredere, foarte conductoare, fără a distruge sticla ultrasubțire. Viitorul electronicelor flexibile este copt pe sticlă de o placă perfect plată și caldă - ușor, precis și fără o singură rupere sau deformare.