Mikä rooli lämmitetyillä levyillä on joustavien lasialustojen johtavien musteiden kovettamisessa?

Joustavien, rullattavien näyttöjen ja ohut{0}}kalvoanturien uusi sukupolvi on rakennettu uudelle alustalle: hiusta ohuemmalle lasille, joka on riittävän joustava taipumaan, mutta silti täysin kirkas. Tämän pajulasin elektroniset piirit on painettu ainutlaatuisella johtavalla musteella, joka on valmistettu hopean tai kuparin nanohiukkasista. Muste on sintrattava-paistettava tietyssä, kohtuullisessa lämpötilassa-, jotta metallihiukkaset sulautuvat kiinteäksi, johtavaksi jäljeksi sulamatta, vääntämättä tai halkeilematta herkkää, erittäin{5}}ohutta lasia. Tämä herkkä lämpökovetus tehdään lämmitetylle levylle. Se on tulevaisuuden elektroniikan pehmeä, kuuma vaihe.

Prosessi johtavien musteiden sintraus joustavalla lasilla
Kuinka käyttää lämmitettyä levyä
Painettu joustava lasilevy asetetaan tasaiselle kuumalevylle. Levy on yleensä valmistettu materiaalista, jolla on erittäin pieni lämpölaajenemiskerroin (esim. Invar tai lasi-keramiikka, kuten Zerodur), ja se tuottaa täysin tasaisen lämpötilakentän, usein 150-250 asteen välillä. Tämä mieto, tasainen lämpö sintraa musteen ilman lämpöshokkia tai lasin vääristymistä. Levyn pinnan tulee olla sileä ja hiukkaseton. Yleensä levyn pinta on päällystetty tarttumattomalla PTFE-kerroksella estämään painetun kuvion tarttuminen levyyn ja mahdollistamaan kovettuneen alustan helpon poistamisen. Tuloksena on joustava, läpinäkyvä ja täysin toimiva elektroninen piiri alustalla, joka voidaan taivuttaa satatuhatta kertaa rikkoutumatta.

Lämmön tasaisuuden ja vakauden olennainen rooli
Levy on virheettömän tasainen, lämpömieto, erittäin{0}}puhdas alusta, joka leikkaa piiriasetelman paperia ohuemmalle lasilevylle. Kuumennetun pinnoitteen johtavan musteen joustavan lasin valmistusmenetelmä vaatii poikkeuksellista lämpötilan tasaisuutta koko levypinnalla, tyypillisesti ±2 astetta. Paikallinen kuumapiste vääristäisi lasia tai sintraisi musteen yli. Kylmä paikka jättää musteen alle sintratun ja johtamattoman. Lasin alhainen-lämpölaajenemis{7}}rakenne varmistaa, että tasaisuus ei muutu lämpötilan noustessa, vaan pysyy tiiviissä kosketuksessa lasin ja levyn pinnan kanssa. Levy on asennettu aktiivisesti vaimennettuun runkoon tärinän ja mekaanisten iskujen minimoimiseksi, koska liike sintrauksen aikana saattaa tahrata ohuita johtavia viivoja.

Prosessihuomautus: Inerttikaasuilmakehä kuparinanohiukkasmusteelle
Mikäli johtava muste perustuu kuparin nanohiukkasiin (halvempi ja johtavampi kuin hopea), sintrauskammioon tarvitaan inerttikaasuilmakehä (typpi tai argon). Korkeissa lämpötiloissa kupari hapettuu nopeasti ja muodostaa ei--johtavan kuparioksidipinnoitteen nanohiukkasten pinnalle. Tämä hapettuminen estää hiukkasten oikean sulautumisen ja nostaa oleellisesti sähköistä vastusta. Tämän välttämiseksi lämmitetty levy on ympäröity kammiolla, joka huuhdellaan erittäin puhtaalla typellä (happipitoisuus)<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.

Tekninen tarkkuus: tarkka lämpötilan hallinta ja tärinän eristys
Sintrauslämpötila-alue
Sintrauslämpötila on ratkaiseva, ja sitä on säädettävä erittäin tiukassa ikkunassa, yleensä ±2 astetta. Hopeananohiukkasmusteet sintrautuvat parhaiten optimaalisessa lämpötilassa 150–200 astetta, kun taas kuparimusteet vaativat hieman korkeamman, noin 200–250 asteen lämpötilan ottaakseen huomioon kuparin tulenkestävämmän luonteen, mutta silti ne pysyvät polymeeripäällystekerrosten lasittumislämpötilan alapuolella. Lämmitetty levy toimitetaan useilla upotetuilla termoelementeillä (yleensä yksi 100 cm2 pinta-alaa kohti) ja PID-säätimellä sähköisten lämmityselementtien (esim. patruunan lämmittimet tai syövytetyt kalvolämmittimet) säätämiseksi levyn takapuolella.

Mekaaninen eristys ja tärinä
The platen should be constructed to minimise any vibration or mechanical shock. Even micro-scale vibrations (amplitude >0,5 µm) sintrausprosessin aikana saattaa aiheuttaa nestemäisen musteen epätasaisen virtauksen ennen jähmettymistä, mikä johtaa katkenneisiin jälkiin tai heikentyneeseen viivan reunan tarkkuuteen. Siksi levykokoonpano erotetaan rakennuksen tärinästä käyttämällä pneumaattisia isolaattoreita tai aktiivisia pietsosähköisiä vaimentimia. Koko lämmitysvaihe on asennettu raskaalle graniittipohjalle vaimentamaan matalataajuisia häiriöitä.

Johtopäätös: Joustavan elektroniikan tulevaisuus
Kuumennettu levy on hellävarainen, tarkka lämpötyökalu, joka sintraa elektroniikkapiirit läpimurtokykyisille joustaville lasisubstraateille mahdollistaen seuraavan sukupolven taivutettavia, rikkoutumattomia näyttöjä ja antureita. Levy tuottaa täsmälleen tasaista, matalan lämpötilan lämpöä tarkasti kontrolloidussa, tärinättömässä-ja (tarvittaessa) inertissä ilmakehässä, jolloin painetut nanohiukkasmusteet muuttuvat luotettaviksi, erittäin johtaviksi metallijäännöksiksi tuhoamatta erittäin ohutta lasia. Joustavan elektroniikan tulevaisuutta paistaa lasilla virheettömän litteä, lämmin lautanen - pehmeästi, tarkasti ja ilman katkeamista tai vääntymistä.