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electrónica impresa

Impresión en huecograbado de estructuras electrónicas sobre papel. La electrónica impresa es un conjunto de métodos de impresión utilizados para crear dispositivos eléctricos so...

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Impresión en huecograbado de estructuras electrónicas sobre papel.

La electrónica impresa es un conjunto de métodos de impresión utilizados para crear dispositivos eléctricos sobre diversos sustratos. La impresión suele emplear equipos de impresión comunes adecuados para definir patrones en el material, como la serigrafía , la flexografía , el huecograbado , la litografía offset y la inyección de tinta . Según los estándares de la industria electrónica, estos son procesos de bajo coste. Se depositan tintas electrónicas u ópticas con funcionalidad eléctrica sobre el sustrato, creando dispositivos activos o pasivos, como transistores de película delgada , condensadores, bobinas y resistencias . Algunos investigadores prevén que la electrónica impresa facilitará la producción generalizada de dispositivos electrónicos de muy bajo coste y bajo rendimiento para aplicaciones como pantallas flexibles , etiquetas inteligentes , carteles decorativos y animados, y ropa deportiva que no requieren un alto rendimiento. [ 1 ]

El término electrónica impresa se relaciona a menudo con la electrónica orgánica o la electrónica plástica , en la que una o más tintas están compuestas de compuestos a base de carbono. [ 2 ] Estos otros términos se refieren al material de la tinta, que puede depositarse mediante procesos basados ​​en soluciones, al vacío u otros. La electrónica impresa, en cambio, especifica el proceso y, según los requisitos específicos del proceso de impresión seleccionado, puede utilizar cualquier material basado en soluciones. Esto incluye semiconductores orgánicos , semiconductores inorgánicos , conductores metálicos, nanopartículas y nanotubos . La solución suele consistir en materiales de relleno dispersos en un disolvente adecuado. Los disolventes más utilizados incluyen etanol, xileno, dimetilformamida (DMF), dimetilsulfóxido (DMSO), tolueno y agua, mientras que los rellenos conductores más comunes incluyen nanopartículas de plata, escamas de plata, negro de humo, grafeno, nanotubos de carbono, polímeros conductores (como polianilina y polipirrol) y polvos metálicos (como cobre o níquel). Considerando los impactos ambientales de los disolventes orgánicos, los investigadores ahora se centran en desarrollar tintas imprimibles que utilicen agua. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

Para la preparación de componentes electrónicos impresos se emplean prácticamente todos los métodos de impresión industrial. Al igual que en la impresión convencional, la electrónica impresa aplica capas de tinta superpuestas. [ 6 ] Por lo tanto, el desarrollo coherente de los métodos de impresión y los materiales de tinta constituye una tarea fundamental en este campo. [ 7 ]

La principal ventaja de la impresión es la fabricación en volumen a bajo coste. El menor coste permite su uso en más aplicaciones. [ 8 ] Un ejemplo son los sistemas RFID , que permiten la identificación sin contacto en el comercio y el transporte. En algunos ámbitos, como los diodos emisores de luz, la impresión no afecta al rendimiento. [ 6 ] La impresión sobre sustratos flexibles permite colocar componentes electrónicos en superficies curvas, por ejemplo: imprimir células solares en los techos de los vehículos. De forma más habitual, los semiconductores convencionales justifican sus costes mucho más elevados al proporcionar un rendimiento mucho mayor.

La electrónica impresa y la convencional como tecnologías complementarias.

Resolución, registro, espesor, agujeros, materiales

La resolución máxima requerida para las estructuras en la impresión convencional está determinada por el ojo humano. Los tamaños de características menores a aproximadamente 20 μm no pueden ser distinguidos por el ojo humano y, por lo tanto, superan las capacidades de los procesos de impresión convencionales. [ 9 ] En contraste, se requiere mayor resolución y estructuras más pequeñas en la mayoría de las impresiones electrónicas, ya que afectan directamente la densidad y la funcionalidad de los circuitos (especialmente los transistores). Un requisito similar se aplica a la precisión con la que se imprimen las capas unas sobre otras (registro capa a capa).

El control del espesor, los orificios y la compatibilidad del material (humectación, adhesión, solubilidad) son esenciales, pero en la impresión convencional solo importan si el ojo puede detectarlos. Por el contrario, la impresión visual es irrelevante para la electrónica impresa. [ 10 ]

Tecnologías de impresión

El atractivo de la tecnología de impresión para la fabricación de componentes electrónicos radica principalmente en la posibilidad de preparar pilas de capas microestructuradas (y, por lo tanto, dispositivos de película delgada) de una manera mucho más sencilla y rentable en comparación con la electrónica convencional. [ 11 ] Asimismo, la capacidad de implementar funcionalidades nuevas o mejoradas (por ejemplo, flexibilidad mecánica) también influye. La selección del método de impresión utilizado está determinada por los requisitos relativos a las capas impresas, por las propiedades de los materiales impresos, así como por consideraciones económicas y técnicas de los productos impresos finales.

Las tecnologías de impresión se dividen entre enfoques basados ​​en hojas y basados ​​en rollo a rollo . La impresión de inyección de tinta y serigrafía basadas en hojas son las mejores para trabajos de bajo volumen y alta precisión. La impresión por huecograbado , offset y flexografía son más comunes para la producción de alto volumen, como las células solares, alcanzando los 10 000 metros cuadrados por hora (m² / h). [ 9 ] [ 11 ] Mientras que la impresión offset y flexográfica se utilizan principalmente para conductores inorgánicos [ 12 ] [ 13 ] y orgánicos [ 14 ] [ 15 ] (estos últimos también para dieléctricos), [ 16 ] la impresión por huecograbado es especialmente adecuada para capas sensibles a la calidad, como semiconductores orgánicos e interfaces semiconductor/dieléctrico en transistores, debido a la alta calidad de la capa. [ 16 ] Si se necesita alta resolución, el huecograbado también es adecuado para conductores inorgánicos [ 17 ] y orgánicos [ 18 ] . Los transistores orgánicos de efecto de campo y los circuitos integrados se pueden preparar completamente mediante métodos de impresión en masa. [ 16 ]

Impresión de inyección de tinta

Las impresoras de inyección de tinta son flexibles y versátiles, y se pueden configurar con un esfuerzo relativamente bajo. [ 19 ] Sin embargo, ofrecen un rendimiento menor de alrededor de 100 m 2 /h y una resolución menor (aprox. 50 μm). [ 9 ] Son adecuadas para materiales solubles de baja viscosidad , como los semiconductores orgánicos. Con materiales de alta viscosidad, como los dieléctricos orgánicos, y partículas dispersas, como las tintas metálicas inorgánicas, se producen dificultades debido a la obstrucción de la boquilla. Debido a que la tinta se deposita mediante gotas, se reduce el espesor y la homogeneidad de la dispersión. El uso simultáneo de varias boquillas y la preestructuración del sustrato permiten mejorar la productividad y la resolución, respectivamente. Sin embargo, en este último caso, deben emplearse métodos que no impriman para el paso de modelado propiamente dicho. [ 20 ] La impresión por inyección de tinta es preferible para semiconductores orgánicos en transistores de efecto de campo orgánicos (OFET) y diodos orgánicos emisores de luz (OLED), pero también se han demostrado OFET completamente preparados mediante este método. [ 21 ] Los planos frontales [ 22 ] y los planos posteriores [ 23 ] de las pantallas OLED, los circuitos integrados, [ 24 ] las células fotovoltaicas orgánicas (OPVC) [ 25 ] y otros dispositivos se pueden preparar con inyectores de tinta.

Serigrafía

La serigrafía es apropiada para la fabricación de componentes eléctricos y electrónicos debido a su capacidad para producir capas gruesas y con patrones a partir de materiales pastosos. Este método puede producir líneas conductoras a partir de materiales inorgánicos (por ejemplo, para placas de circuitos y antenas), pero también capas aislantes y pasivantes, donde el grosor de la capa es más importante que la alta resolución. Su rendimiento de 50 m² / h y su resolución de 100 μm son similares a las de las impresoras de inyección de tinta. [ 9 ] Este método versátil y relativamente simple se utiliza principalmente para capas conductoras y dieléctricas, [ 26 ] [ 27 ] pero también se pueden imprimir semiconductores orgánicos, por ejemplo, para OPVC, [ 28 ] e incluso OFET completos [ 22 ] .

Impresión por chorro de aerosol

La impresión por chorro de aerosol (también conocida como deposición de materiales a mesoescala sin máscara o M3D) [ 29 ] es otra tecnología de deposición de materiales para electrónica impresa. El proceso de chorro de aerosol comienza con la atomización de una tinta, mediante medios ultrasónicos o neumáticos, produciendo gotas del orden de uno a dos micrómetros de diámetro. Luego, las gotas fluyen a través de un impactador virtual que desvía las gotas con menor momento del flujo. Este paso ayuda a mantener una distribución estrecha del tamaño de las gotas. Las gotas son arrastradas por una corriente de gas y entregadas al cabezal de impresión. Allí, se introduce un flujo anular de gas limpio alrededor de la corriente de aerosol para enfocar las gotas en un haz de material altamente colimado. Las corrientes de gas combinadas salen del cabezal de impresión a través de una boquilla convergente que comprime la corriente de aerosol a un diámetro tan pequeño como 10 μm. El chorro de gotas sale del cabezal de impresión a alta velocidad (~50 metros/segundo) e impacta sobre el sustrato.

Las interconexiones eléctricas, los componentes pasivos y activos [ 30 ] se forman moviendo el cabezal de impresión, equipado con un obturador mecánico de parada/arranque, con respecto al sustrato. Los patrones resultantes pueden tener características que van desde 10 μm de ancho, con espesores de capa desde decenas de nanómetros hasta >10 μm. [ 31 ] Un cabezal de impresión de boquilla ancha permite la creación eficiente de patrones de características electrónicas de tamaño milimétrico y aplicaciones de recubrimiento de superficies. Toda la impresión se realiza sin el uso de cámaras de vacío o presión. La alta velocidad de salida del chorro permite una separación relativamente grande entre el cabezal de impresión y el sustrato, típicamente de 2 a 5 mm. Las gotas permanecen enfocadas firmemente en esta distancia, lo que resulta en la capacidad de imprimir patrones conformes sobre sustratos tridimensionales.

A pesar de la alta velocidad, el proceso de impresión es delicado; no se produce daño al sustrato y, por lo general, hay una mínima salpicadura o exceso de pulverización de las gotas. [ 32 ] Una vez completado el patrón, la tinta impresa normalmente requiere un postratamiento para alcanzar las propiedades eléctricas y mecánicas finales. El postratamiento depende más de la combinación específica de tinta y sustrato que del proceso de impresión. Se ha depositado con éxito una amplia gama de materiales con el proceso Aerosol Jet, incluyendo pastas de película gruesa diluidas, tintas de polímeros conductores, [ 33 ] polímeros termoestables como epoxis curables por UV y polímeros a base de solventes como poliuretano y poliimida, y materiales biológicos. [ 34 ]

Recientemente, se propuso utilizar papel de impresión como sustrato. Se pueden imprimir trazas de alta conductividad (similar a la del cobre macizo) y alta resolución en papeles de impresión de oficina plegables y disponibles comercialmente, con una temperatura de curado de 80 °C y un tiempo de curado de 40 minutos. [ 35 ]

Impresión por evaporación

La impresión por evaporación combina la serigrafía de alta precisión con la vaporización del material para imprimir estructuras de hasta 5  μm . Este método emplea técnicas como la térmica, el haz de electrones, la pulverización catódica y otras tecnologías de producción tradicionales para depositar materiales a través de una máscara de sombra (o plantilla) de alta precisión, alineada con el sustrato con una precisión superior a 1 μm. Mediante la superposición de diferentes diseños de máscara y/o el ajuste de los materiales, se pueden construir circuitos fiables y rentables de forma aditiva, sin necesidad de fotolitografía.

Otros métodos

Otros métodos con similitudes a la impresión, entre ellos la impresión por microcontacto y la litografía de nanoimpresión, son de interés. [ 36 ] Aquí, las capas de tamaño μm y nm, respectivamente, se preparan mediante métodos similares al estampado con formas blandas y duras, respectivamente. A menudo, las estructuras reales se preparan sustractivamente, p. ej., mediante la deposición de máscaras de grabado o mediante procesos de levantamiento. Por ejemplo, se pueden preparar electrodos para OFET. [ 37 ] [ 38 ] Esporádicamente, la impresión por tampografía se utiliza de manera similar. [ 39 ] Ocasionalmente, los llamados métodos de transferencia, donde las capas sólidas se transfieren de un portador al sustrato, se consideran electrónica impresa. [ 40 ] La electrofotografía no se utiliza actualmente en la electrónica impresa.

Materiales

Para la electrónica impresa se utilizan materiales tanto orgánicos como inorgánicos. Los materiales de tinta deben estar disponibles en forma líquida, en solución, dispersión o suspensión. [ 41 ] Deben funcionar como conductores, semiconductores, dieléctricos o aislantes. El costo de los materiales debe ser adecuado para la aplicación.

La funcionalidad electrónica y la imprimibilidad pueden interferir entre sí, lo que exige una optimización cuidadosa. [ 10 ] Por ejemplo, un mayor peso molecular en los polímeros mejora la conductividad, pero disminuye la solubilidad. Para la impresión, la viscosidad, la tensión superficial y el contenido de sólidos deben controlarse rigurosamente. Las interacciones entre capas, como la humectación, la adhesión y la solubilidad, así como los procedimientos de secado posteriores a la deposición, afectan el resultado. Los aditivos que se suelen usar en las tintas de impresión convencionales no están disponibles, ya que a menudo anulan la funcionalidad electrónica.

Las propiedades de los materiales determinan en gran medida las diferencias entre la electrónica impresa y la convencional. Los materiales imprimibles ofrecen ventajas decisivas además de la imprimibilidad, como la flexibilidad mecánica y el ajuste funcional mediante modificación química (por ejemplo, el color de la luz en los OLED). [ 42 ]

Los conductores impresos ofrecen menor conductividad y movilidad de portadores de carga. [ 43 ]

Salvo algunas excepciones, los materiales de tinta inorgánica son dispersiones de micro y nanopartículas metálicas o semiconductoras. Las nanopartículas semiconductoras utilizadas incluyen silicio [ 44 ] y semiconductores de óxido [ 45 ] . El silicio también se imprime como precursor orgánico [ 46 ] , que posteriormente se convierte en silicio cristalino mediante pirólisis y recocido.

En electrónica impresa es posible utilizar PMOS pero no CMOS . [ 47 ]

Materiales orgánicos

La electrónica impresa orgánica integra conocimientos y avances de la impresión, la electrónica, la química y la ciencia de los materiales, especialmente de la química orgánica y de polímeros. Los materiales orgánicos difieren en parte de la electrónica convencional en términos de estructura, funcionamiento y funcionalidad, [ 48 ] lo que influye en el diseño y la optimización de dispositivos y circuitos, así como en el método de fabricación. [ 49 ]

El descubrimiento de polímeros conjugados [ 43 ] y su desarrollo como materiales solubles dieron lugar a los primeros materiales de tinta orgánica. Los materiales de esta clase de polímeros poseen diversas propiedades conductoras , semiconductoras , electroluminiscentes , fotovoltaicas y otras. Otros polímeros se utilizan principalmente como aislantes y dieléctricos .

En la mayoría de los materiales orgánicos, el transporte de huecos se ve favorecido sobre el transporte de electrones. [ 50 ] Estudios recientes indican que esta es una característica específica de las interfaces semiconductor orgánico/dieléctrico, que desempeñan un papel importante en los OFET. [ 51 ] Por lo tanto, los dispositivos de tipo p deberían predominar sobre los de tipo n. La durabilidad (resistencia a la dispersión) y la vida útil son menores que las de los materiales convencionales. [ 47 ]

Los semiconductores orgánicos incluyen los polímeros conductores poli(3,4-etileno dioxitiofeno), dopado con poli( estireno sulfonato ), ( PEDOT:PSS ) y poli( anilina ) (PANI). Ambos polímeros están disponibles comercialmente en diferentes formulaciones y se han impreso utilizando inyección de tinta, [ 52 ] serigrafía [ 26 ] e impresión offset [ 14 ] o serigrafía, [ 26 ] flexografía [ 15 ] e impresión en huecograbado [ 18 ] , respectivamente.

Los semiconductores poliméricos se procesan mediante impresión de inyección de tinta, como los poli(tiofenos) como el poli(3-hexiltiofeno) (P3HT) [ 53 ] y el poli(9,9-dioctilfluoreno co-bitiofeno) (F8T2). [ 54 ] Este último material también se ha impreso mediante huecograbado. [ 16 ] Se utilizan diferentes polímeros electroluminiscentes con la impresión de inyección de tinta, [ 20 ] así como materiales activos para fotovoltaica (por ejemplo, mezclas de P3HT con derivados de fullereno ), [ 55 ] que en parte también se pueden depositar mediante serigrafía (por ejemplo, mezclas de poli(fenileno vinileno) con derivados de fullereno). [ 28 ]

Existen aislantes y dieléctricos orgánicos e inorgánicos imprimibles, que pueden procesarse con diferentes métodos de impresión. [ 56 ]

materiales inorgánicos

La electrónica inorgánica proporciona capas e interfaces altamente ordenadas que los materiales orgánicos y poliméricos no pueden ofrecer.

Las nanopartículas de plata se utilizan con flexografía, [ 13 ] offset [ 57 ] e inyección de tinta. [ 58 ] Las partículas de oro se utilizan con inyección de tinta. [ 59 ]

Las pantallas electroluminiscentes (EL) multicolor de corriente alterna pueden cubrir decenas de metros cuadrados o incorporarse en esferas de relojes y pantallas de instrumentos. Constan de seis a ocho capas inorgánicas impresas, incluyendo un fósforo dopado con cobre, sobre un sustrato de película plástica. [ 60 ]

Las células CIGS se pueden imprimir directamente sobre láminas de vidrio recubiertas de molibdeno .

Una célula solar de germanio y arseniuro de galio impresa demostró una eficiencia de conversión del 40,7 %, ocho veces superior a la de las mejores células orgánicas, acercándose al mejor rendimiento del silicio cristalino. [ 60 ]

Sustratos

La electrónica impresa permite el uso de sustratos flexibles, lo que reduce los costos de producción y permite la fabricación de circuitos mecánicamente flexibles. Mientras que la impresión por inyección de tinta y la serigrafía suelen imprimir sustratos rígidos como vidrio y silicio, los métodos de impresión en masa utilizan casi exclusivamente láminas y papel flexibles. La lámina de poli(tereftalato de etileno) (PET) es una opción común, debido a su bajo costo y estabilidad a temperaturas moderadamente altas. [ 61 ] El poli(naftalato de etileno) (PEN) y la lámina de poli(imida) (PI) son alternativas de mayor rendimiento y mayor costo. El bajo costo del papel y sus múltiples aplicaciones lo convierten en un sustrato atractivo; sin embargo, su alta rugosidad y alta humectabilidad tradicionalmente lo han hecho problemático para la electrónica. Esta es un área de investigación activa, [ 62 ] sin embargo, y se han demostrado técnicas de deposición de metales compatibles con la impresión que se adaptan a la geometría superficial 3D rugosa del papel. [ 63 ] [ 64 ]

Otros criterios importantes para el sustrato son la baja rugosidad y una humectabilidad adecuada, que se pueden ajustar mediante un pretratamiento con recubrimiento o descarga de corona . A diferencia de la impresión convencional, una alta absorbencia suele ser una desventaja.

Historia

Albert Hanson, de origen alemán, es reconocido por haber introducido el concepto de electrónica impresa. En 1903, patentó "Printed Wires" (cables impresos), dando origen a la electrónica impresa. [ 65 ] Hanson propuso la creación de un patrón de placa de circuito impreso (PCB) sobre una lámina de cobre mediante corte o estampado. Los elementos dibujados se pegaban al dieléctrico, en este caso, papel parafinado. [ 66 ] El primer circuito impreso fue producido en 1936 por Paul Eisler, y este proceso se utilizó para la producción a gran escala de radios en Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial. La tecnología de circuitos impresos se comercializó en Estados Unidos en 1948 (Printed Circuits Handbook, 1995). En el más de medio siglo transcurrido desde su creación, la electrónica impresa ha evolucionado desde la producción de placas de circuito impreso (PCB), pasando por el uso cotidiano de interruptores de membrana, hasta las tecnologías RFID, fotovoltaicas y electroluminiscentes actuales. [ 67 ] Hoy en día es casi imposible mirar alrededor de un hogar estadounidense moderno y no ver dispositivos que utilizan componentes electrónicos impresos o que son el resultado directo de las tecnologías de electrónica impresa. La producción generalizada de electrónica impresa para uso doméstico comenzó en la década de 1960, cuando la placa de circuito impreso se convirtió en la base de toda la electrónica de consumo . Desde entonces, la electrónica impresa se ha convertido en una piedra angular de muchos productos comerciales nuevos. [ 68 ]

La mayor tendencia reciente en electrónica impresa es su uso generalizado en células solares. En 2011, investigadores del MIT crearon una célula solar flexible mediante impresión de inyección de tinta sobre papel común. [ 69 ] En 2018, investigadores de la Universidad Rice desarrollaron células solares orgánicas que se pueden pintar o imprimir sobre superficies. Se ha demostrado que estas células solares alcanzan una eficiencia máxima del quince por ciento. [ 70 ] Konarka Technologies, una empresa estadounidense ya desaparecida, fue pionera en la producción de células solares de inyección de tinta. Actualmente, existen más de cincuenta empresas en diversos países que producen células solares impresas.

Aunque la electrónica impresa existe desde la década de 1960, se prevé que experimente un gran auge en sus ingresos totales. En 2011, los ingresos totales de la electrónica impresa se reportaron en $12.385 (mil millones). [ 71 ] Un informe de IDTechEx predice que el mercado de PE alcanzará los $330 (mil millones) en 2027. [ 72 ] Una de las principales razones de este aumento en los ingresos es la incorporación de la electrónica impresa en los teléfonos celulares. Nokia fue una de las empresas pioneras en la idea de crear un teléfono "Morph" utilizando electrónica impresa. Desde entonces, Apple ha implementado esta tecnología en sus dispositivos iPhone XS, XS Max y XR. [ 73 ] La electrónica impresa se puede utilizar para fabricar todos los siguientes componentes de un teléfono celular: antena principal 3D, antena GPS, almacenamiento de energía, interconexiones 3D, PCB multicapa, circuitos de borde, puentes ITO, sellos herméticos, encapsulado de LED y retroalimentación táctil.

Con los revolucionarios descubrimientos y ventajas que la electrónica impresa ofrece a las empresas, muchas grandes compañías han realizado inversiones recientes en esta tecnología. En 2007, Soligie Inc. y Thinfilm Electronics firmaron un acuerdo para combinar sus IP para materiales de memoria solubles e impresión de materiales funcionales para desarrollar memoria impresa en volúmenes comerciales. [ 67 ] LG anuncia una inversión significativa, potencialmente de 8710 millones de dólares, en OLEDs sobre plástico. Sharp (Foxconn) invertirá 570 millones de dólares en una línea piloto para pantallas OLED. BOE anuncia una inversión potencial de 6800 millones de dólares en una fábrica de AMOLED flexible. Heliatek ha obtenido 80 millones de euros en financiación adicional para la fabricación de OPV en Dresde. PragmatIC ha recaudado aproximadamente 20 millones de euros de inversores, entre ellos Avery Dennison. Thinfilm invierte en una nueva planta de producción en Silicon Valley (anteriormente propiedad de Qualcomm). Cambrios vuelve a la actividad tras su adquisición por TPK. [ 72 ]

Aplicaciones

La electrónica impresa en uso o en consideración incluye sensores inalámbricos en envases, parches cutáneos que se comunican con internet y edificios que detectan fugas para permitir el mantenimiento preventivo . La mayoría de estas aplicaciones aún se encuentran en las etapas de creación de prototipos y desarrollo. [ 74 ] Existe un creciente interés en los sistemas electrónicos inteligentes flexibles , incluidos los dispositivos fotovoltaicos, de detección y procesamiento, con el objetivo de extender e integrar los últimos avances en tecnologías (opto)electrónicas en una amplia gama de productos de consumo cotidianos de bajo costo (o desechables). [ 75 ]

La empresa noruega ThinFilm demostró la memoria orgánica impresa rollo a rollo en 2009. [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]

Otra empresa, Rotimpres, con sede en España, ha introducido con éxito aplicaciones en diferentes mercados, como por ejemplo: calentadores para muebles inteligentes o para evitar el empañamiento y interruptores capacitivos para teclados en electrodomésticos y máquinas industriales. [ 80 ] [ 81 ]

Desarrollo de normas y actividades

Las normas técnicas y las iniciativas de planificación estratégica tienen como objetivo facilitar el desarrollo de la cadena de valor (para el intercambio de especificaciones de productos, normas de caracterización , etc.). Esta estrategia de desarrollo de normas refleja el enfoque utilizado por la electrónica basada en silicio durante los últimos 50 años. Las iniciativas incluyen:

IPC—Association Connecting Electronics Industries ha publicado tres estándares para la electrónica impresa. Los tres se han publicado en colaboración con la Japan Electronic Packaging and Circuits Association (JPCA):

  • IPC/JPCA-4921, Requisitos para materiales base de electrónica impresa
  • IPC/JPCA-4591, Requisitos para materiales conductores funcionales en electrónica impresa
  • IPC/JPCA-2291, Guía de diseño para electrónica impresa

Estas normas, y otras que se encuentran en desarrollo, forman parte de la Iniciativa de Electrónica Impresa de IPC.

Véase también

Referencias

  1. ^ Coatanéa, E., Kantola, V., Kulovesi, J., Lahti, L., Lin, R. y Zavodchikova, M. (2009). Electrónica impresa, ahora y en el futuro. En Neuvo, Y. y Ylönen, S. (eds.), Bit Bang – Rayos hacia el futuro. Universidad Tecnológica de Helsinki (TKK), MIDE, Helsinki University Print, Helsinki, Finlandia, 63-102. ISBN 978-952-248-078-1. http://lib.tkk.fi/Reports/2009/isbn9789522480781.pdf - "Además, la tecnología PE podría proporcionar una serie de factores facilitadores como flexibilidad y robustez, permitiendo la incorporación de funciones electrónicas en objetos que aún no contienen ningún componente electrónico activo, por ejemplo, aplicaciones de juguetes, material publicitario impreso o etiquetas electrónicas [...]."
  2. ^ "Electrónica impresa y flexible: informes de investigación y suscripciones de IDTechEx" . www.idtechex.com . Consultado el 21 de septiembre de 2020 .
  3. ^ Khan, Junaid; Mariatti, M; Zubir, Syazana A; Rusli, Arjulizan; Manaf, Asrulnizam Abd; Khirotdin, Rd Khairilhijra (29 de enero de 2024). "Tinta de óxido de grafeno a base de agua asistida por lignina alcalina ecológica y su aplicación como sensor de temperatura resistivo" . Nanotechnology . 35 (5): 055301. Bibcode : 2024Nanot..35e5301K . doi : 10.1088/1361-6528/ad06d4 . PMID 37879329 . 
  4. ^ Khan, Junaid; Mariatti, M (1 de septiembre de 2023). "Reducción in situ de óxido de grafeno mediante impresión por inyección de tinta utilizando tintas reductoras naturales" . Flexible and Printed Electronics . 8 (3): 035009. doi : 10.1088/2058-8585/acf143 .
  5. ^ Khan, Junaid; Mariatti, M. (noviembre de 2022). "Efecto del surfactante natural en el rendimiento de la tinta conductora de óxido de grafeno reducido". Journal of Cleaner Production . 376 134254. Bibcode : 2022JCPro.37634254K . doi : 10.1016/j.jclepro.2022.134254 .
  6. ^ Roth , H. -K.; et al. (2001). "Organische Funktionsschichten in Polymerelektronik und Polymersolarzellen". Materialwissenschaft und Werkstofftechnik . 32 (10): 789. doi : 10.1002/1521-4052(200110)32:10<789::AID-MAWE789>3.0.CO;2-E .
  7. ^ Thomas, DJ (2016). "Integración de silicio y electrónica impresa para biodetección de enfermedades de diagnóstico rápido". Point of Care: The Journal of Near-Patient Testing & Technology . 15 (2): 61– 71. doi : 10.1097/POC.0000000000000091 . S2CID 77379659 . 
  8. ^ Xu, JM(Jimmy) (2000). "Electrónica plástica y tendencias futuras en microelectrónica". Synthetic Metals . 115 ( 1– 3): 1– 3. doi : 10.1016/s0379-6779(00)00291-5 .
  9. ^ a b c d A. Blayo y B. Pineaux, Conferencia conjunta sOC-EUSAI, Grenoble, 2005.
  10. ^ a b U. Fügmann et al., mstNews 2 (2006) 13.
  11. ^ a b J. R. Sheats, Journal of Materials Research 2004; 19 1974.
  12. ^ Harrey, PM; et al. (2002). "Sensores de humedad de tipo capacitivo fabricados mediante el proceso de impresión litográfica offset". Sensors and Actuators B . 87 (2): 226– 232. Bibcode : 2002SeAcB..87..226H . doi : 10.1016/s0925-4005(02)00240-x .
  13. ^ a b J. Siden et al., Conferencia Polytronic, Breslavia, 2005.
  14. ^ a b Zielke, D.; et al. (2005). "Transistor orgánico de efecto de campo basado en polímeros que utiliza estructuras de fuente/drenaje impresas con desplazamiento". Applied Physics Letters . 87 (12): 123508. Bibcode : 2005ApPhL..87l3508Z . doi : 10.1063/1.2056579 .
  15. ^ a b Mäkelä, T.; et al. (2005). "Utilización de técnicas rollo a rollo para la fabricación de electrodos de fuente-drenaje para transistores totalmente poliméricos". Synthetic Metals . 153 ( 1– 3): 285– 288. doi : 10.1016/j.synthmet.2005.07.140 .
  16. ^ a b c d Hübler, A.; et al. (2007). "Oscilador de anillo fabricado completamente mediante tecnologías de impresión en masa". Organic Electronics . 8 (5): 480. doi : 10.1016/j.orgel.2007.02.009 .
  17. ^ S. Leppavuori et al., Sensores y Actuadores 41-42 (1994) 593.
  18. ^ a b Mäkelä, T.; et al. (2003). "Método rollo a rollo para producir patrones de polianilina en papel". Synthetic Metals . 135 : 41. doi : 10.1016/s0379-6779(02)00753-1 .
  19. ^ Parashkov, R.; et al. (2005). "Electrónica de gran superficie mediante métodos de impresión". Actas del IEEE . 93 (7): 1321– 1329. doi : 10.1109/jproc.2005.850304 . S2CID 27061013 . 
  20. ^ a b de Gans, B.-J.; et al. (2004). "Impresión por inyección de tinta de polímeros: estado del arte y desarrollos futuros". Advanced Materials . 16 (3): 203. Bibcode : 2004AdM....16..203D . doi : 10.1002/adma.200300385 .
  21. ^ Subramanian, V.; et al. (2005). "Progreso hacia el desarrollo de etiquetas RFID totalmente impresas: materiales, procesos y dispositivos". Actas del IEEE . 93 (7): 1330. doi : 10.1109/jproc.2005.850305 . S2CID 8915461 . 
  22. ^ a b S. Holdcroft, Materiales avanzados 2001; 13 1753.
  23. ^ Arias, AC; et al. (2004). "Totalmente impresos por inyección de polímeros, placas base de matriz activa de transistores de película delgada". Applied Physics Letters . 85 (15): 3304. Bibcode : 2004ApPhL..85.3304A . doi : 10.1063/1.1801673 .
  24. ^ Sirringhaus, H.; et al. (2000). "Impresión por inyección de tinta de alta resolución de circuitos de transistores totalmente poliméricos". Science . 290 (5499): 2123– 2126. Bibcode : 2000Sci...290.2123S . doi : 10.1126/science.290.5499.2123 . PMID 11118142 . 
  25. ^ VG Shah y DB Wallace, Conferencia IMAPS, Long Beach, 2004.
  26. ^ a b c Bock, K.; et al. (2005). "Sistemas de electrónica de polímeros - Polytronics". Actas del IEEE . 93 (8): 1400– 1406. doi : 10.1109/jproc.2005.851513 . S2CID 23177369 . 
  27. ^ Bao, Z.; et al. (1997). "Transistores plásticos de alto rendimiento fabricados mediante técnicas de impresión". Química de los materiales . 9 (6): 1299– 1301. doi : 10.1021/cm9701163 .
  28. ^ a b Shaheen, SE; et al. (2001). "Fabricación de células solares plásticas de heterounión masiva mediante serigrafía". Applied Physics Letters . 79 (18): 2996. Bibcode : 2001ApPhL..79.2996S . doi : 10.1063/1.1413501 .
  29. ^ M. Renn, Patente estadounidense número 7,485,345 B2. Página 3.
  30. ^ JH Cho et al, Nature Materials, 19 de octubre de 2008.
  31. ^ B. Kahn, Electrónica orgánica e impresa , Volumen 1, Número 2 (2007).
  32. ^ BH King et al, Conferencia de Especialistas en Energía Fotovoltaica (PVSC), 34.ª IEEE, 2009.
  33. ^ Fisher, Christine; Warmack, Bruce J.; Yu, Yongchao; Skolrood, Lydia N.; Li, Kai; Joshi, Pooran C.; Saito, Tomonori; Aytug, Tolga (2021-04-19). "Sensores de amoníaco basados ​​en polianilina altamente sensibles y selectivos impresos mediante chorro de aerosol: una ruta hacia la detección de gases de bajo costo y bajo consumo energético". Journal of Materials Science . 56 (22): 12596– 12606. Bibcode : 2021JMatS..5612596F . doi : 10.1007/s10853-021-06080-0 . ISSN 1573-4803 . OSTI 1798595 . S2CID 233303736 .   
  34. ^ Ingo Grunwald et al, 2010 Biofabrication 2 014106.
  35. ^ Chen, Yi-Dan; Nagarajan, Vijayasarathi; Rosen, David W.; Yu, Wenwei; Huang, Shao Ying (octubre de 2020). "Transferencia de energía inalámbrica mediante resonancias magnéticas fuertemente acopladas". Journal of Manufacturing Processes . 58 : 55–66 . doi : 10.1016/j.jmapro.2020.07.064 .
  36. ^ Gate, BD; et al. (2005). "Nuevos enfoques para la nanofabricación: moldeo, impresión y otras técnicas". Chemical Reviews . 105 (4): 1171– 96. doi : 10.1021/cr030076o . PMID 15826012 . 
  37. ^ Li, D.; Guo, LJ (2006). "Transistores de película delgada orgánica a escala micrométrica con electrodos de polímero conductor modelados mediante entintado y estampado de polímero" (PDF) . Applied Physics Letters . 88 (6): 063513. Bibcode : 2006ApPhL..88f3513L . doi : 10.1063/1.2168669 . hdl : 2027.42/87779 .
  38. ^ Leising, G.; et al. (2006). "Dispositivos nanoimpresos para electrónica orgánica integrada". Microelectronics Engineering . 83 ( 4– 9): 831. doi : 10.1016/j.mee.2006.01.241 .
  39. ^ Knobloch, A.; et al. (2004). "Circuitos integrados totalmente impresos a partir de polímeros procesables en solución". Journal of Applied Physics . 96 (4): 2286. Bibcode : 2004JAP....96.2286K . doi : 10.1063/1.1767291 .
  40. ^ Hines, DR; et al. (2007). "Métodos de impresión por transferencia para la fabricación de electrónica orgánica flexible". Journal of Applied Physics . 101 (2): 024503–024503–9. Bibcode : 2007JAP...101b4503H . doi : 10.1063/1.2403836 .
  41. ^ Z. Bao, Materiales avanzados 2000; 12: 227.
  42. ^ Moliton; Hiorns, RC (2004). "Revisión de las propiedades electrónicas y ópticas de polímeros π-conjugados semiconductores: aplicaciones en optoelectrónica". Polymer International . 53 (10): 1397– 1412. doi : 10.1002/pi.1587 .
  43. ^ a b http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2000/chemadv.pdf Premio Nobel de Química, 2000
  44. ^ Maennl, U.; et al. (2013). "Características interfaciales y de red de capas de nanopartículas de silicio utilizadas en electrónica impresa". Japanese Journal of Applied Physics . 52 (5S1) 05DA11. Bibcode : 2013JaJAP..52eDA11M . doi : 10.7567/JJAP.52.05DA11 .
  45. ^ Faber, H.; et al. (2009). "Transistores de memoria procesados ​​en solución a baja temperatura basados ​​en nanopartículas de óxido de zinc". Advanced Materials . 21 (30): 3099. Bibcode : 2009AdM....21.3099F . doi : 10.1002/adma.200900440 .
  46. ^ Shimoda, T.; et al. (2006). "Películas y transistores de silicio procesados ​​en solución". Nature . 440 (7085): 783– 786. Bibcode : 2006Natur.440..783S . doi : 10.1038/nature04613 . PMID 16598254 . S2CID 4344708 .  
  47. ^ a b de Leeuw, DM; et al. (1997). "Estabilidad de polímeros conductores dopados de tipo n y consecuencias para dispositivos microelectrónicos poliméricos". Synthetic Metals . 87 : 53. doi : 10.1016/s0379-6779(97)80097-5 .
  48. ^ Vardeny, ZV; et al. (2005). "Necesidades fundamentales de investigación en materiales electrónicos orgánicos". Synthetic Metals . 148 : 1. doi : 10.1016/j.synthmet.2004.09.001 .
  49. ^ H. Kempa et al., it 3 (2008) 167.
  50. ^ Fachetti (2007). "Semiconductores para transistores orgánicos" . Materials Today . 10 (3): 38. doi : 10.1016/S1369-7021(07)70017-2 .
  51. ^ Zaumseil, J.; Sirringhaus, H. (2007). "Transporte de electrones y ambipolar en transistores orgánicos de efecto de campo". Chemical Reviews . 107 (4): 1296– 1323. doi : 10.1021/cr0501543 . PMID 17378616 . 
  52. ^ Bharathan, J.; Yang, Y. (2006). "Dispositivos electroluminiscentes de polímero procesados ​​mediante impresión de inyección de tinta: I. Logotipo emisor de luz de polímero". Applied Physics Letters . 72 (21): 2660. Bibcode : 1998ApPhL..72.2660B . doi : 10.1063/1.121090 .
  53. ^ Speakman, SP; et al. (2001). "Películas delgadas semiconductoras orgánicas de alto rendimiento: politiofeno impreso por inyección de tinta [rr-P3HT]". Organic Electronics . 2 (2): 65. doi : 10.1016/S1566-1199(01)00011-8 .
  54. ^ Paul, KE; et al. (2003). "Impresión aditiva por chorro de transistores de película delgada de polímero". Applied Physics Letters . 83 (10): 2070. Bibcode : 2003ApPhL..83.2070P . doi : 10.1063/1.1609233 .
  55. ^ Aernouts, T.; et al. (2008). "Celdas solares orgánicas basadas en polímeros que utilizan capas activas impresas por inyección de tinta" . Applied Physics Letters . 92 (3): 033306. Bibcode : 2008ApPhL..92c3306A . doi : 10.1063/1.2833185 .
  56. ^ "Aislante de gel iónico" . Archivado del original el 14 de noviembre de 2011.
  57. ^ Harrey, PM; et al. (2000). "Condensadores interdigitados mediante litografía offset". Journal of Electronics Manufacturing . 10 : 69–77 . doi : 10.1142/s096031310000006x .
  58. ^ Perelaer, J.; et al. (2006). "Impresión por inyección de tinta y sinterización por microondas de pistas de plata conductoras" . Advanced Materials . 18 (16): 2101– 2104. Bibcode : 2006AdM....18.2101P . doi : 10.1002/adma.200502422 .
  59. ^ Noh, Y.-Y.; et al. (2007). "Reducción de escala de transistores de película delgada de polímero autoalineados y totalmente impresos". Nature Nanotechnology . 2 (12): 784– 789. Bibcode : 2007NatNa...2..784N . doi : 10.1038/nnano.2007.365 . PMID 18654432 . 
  60. ^ a b Mflex UK (anteriormente Pelikon) y elumin8, ambas en el Reino Unido, Emirates Technical Innovation Centre en Dubái, Schreiner en Alemania y otras empresas participan en el desarrollo de pantallas EL. Spectrolab ya ofrece células solares flexibles comerciales basadas en diversos compuestos inorgánicos. [1]
  61. ^ Carey, T., Cacovich, S., Divitini, G., Ren, J., Mansouri, A., Kim, JM, ... & Torrisi, F. (2017). Heterouniones de efecto de campo de material bidimensionales totalmente impresas por inyección de tinta para electrónica textil y vestible. Nature Communications, 8(1), 1-11. https://doi.org/10.1038/s41467-017-01210-2
  62. ^ Tobjörk, Daniel; Österbacka, Ronald (23 de marzo de 2011). "Electrónica de papel". Advanced Materials . 23 (17): 1935– 1961. Bibcode : 2011AdM....23.1935T . doi : 10.1002/adma.201004692 . ISSN 0935-9648 . PMID 21433116 .  
  63. ^ Grell, Max; Dincer, Can; Le, Thao; Lauri, Alberto; Nunez Bajo, Estefania; Kasimatis, Michael; Barandun, Giandrin; Maier, Stefan A.; Cass, Anthony EG (2018-11-09). "Metalización autocatalítica de tejidos utilizando tinta de Si para biosensores, baterías y recolección de energía" . Advanced Functional Materials . 29 (1) 1804798. doi : 10.1002/adfm.201804798 . ISSN 1616-301X . PMC 7384005. PMID 32733177 .   
  64. ^ Vicente, Antonio T.; Araújo, Andreia; Gaspar, Diana; Santos, Lidia; Marqués, Ana C.; Mendes, Manuel J.; Pereira, Luis; Martíns, Elvira Fortunato y Rodrigo (22/02/2017). Optoelectrónica y biodispositivos sobre papel alimentados por células solares . IntechAbierto. ISBN 978-953-51-2936-3.
  65. ^ GB 4681 , Hanson, Albert, "Printed Wires", publicado en 1903 
  66. ^ "La placa de circuito impreso es la base de la electrónica moderna" . rostec.ru . Rostec. 24 de noviembre de 2014. Archivado del original el 28 de agosto de 2019. Consultado el 28 de noviembre de 2018 .
  67. ^ a b Jacobs, John (2010). Una investigación de competencias fundamentales para la electrónica impresa (Tesis). Universidad de Clemson.
  68. ^ "Impresión electrónica sencilla" , National Geographic News , National Geographic Partners, LLC, 10 de mayo de 2013, archivado del original el 13 de mayo de 2013 , consultado el 30 de noviembre de 2018.
  69. ^ "Mientras haces Pp, imprímeme una celda solar" , Noticias del MIT , Oficina de Noticias del MIT, 11 de julio de 2011 , consultado el 30 de noviembre de 2018.
  70. ^ "Celdas solares elásticas un paso más cerca" , Printed Electronics World , IDTechEx, 15 de noviembre de 2018 , consultado el 30 de noviembre de 2018.
  71. ^ Zhang, Chuck, Electrónica impresa: Tecnologías de fabricación y aplicaciones (PDF) , Georgia Tech , consultado el 30 de noviembre de 2018 .
  72. ^ a b Das, Raghu, Electrónica impresa: mercados, tecnologías, tendencias (PDF) , IDTechEx , consultado el 30 de noviembre de 2018
  73. ^ "Los nuevos modelos de iPhone admiten la función nativa de lectura de etiquetas NFC en segundo plano" (Comunicado de prensa). Thinfilm . Consultado el 30 de noviembre de 2018 a través de IDTechEx.
  74. ^ "Electrónica impresa a medida" . Almax - RP . 30 de diciembre de 2016. Consultado el 13 de agosto de 2021 .
  75. ^ Vicente, Antonio T.; Araújo, Andreia; Mendes, Manuel J.; Nunes, Daniela; Oliveira, María J.; Sánchez-Sobrado, Olalla; Ferreira, Marta P.; Aguas, Hugo; Fortunato, Elvira; Martíns, Rodrigo (29 de marzo de 2018). "Papel de celulosa multifuncional para aplicaciones de detección inteligente y captación de luz" . Revista de Química de Materiales C. 6 (13): 3143– 3181. doi : 10.1039/C7TC05271E . ISSN 2050-7534 . 
  76. ^ Thinfilm e InkTec reciben el premio IDTechEx a la fabricación y el desarrollo técnico. IDTechEx, 15 de abril de 2009.
  77. ^ PolyIC y ThinFilm anuncian un proyecto piloto de memorias de plástico impresas en serie. EETimes, 22 de septiembre de 2009.
  78. ^ Todo listo para la producción en masa de memorias impresas Printed Electronics World, 12 de abril de 2010
  79. ^ Thin Film Electronics planea ofrecer electrónica impresa con "memoria en todas partes" ahora, mayo de 2010
  80. ^ Revolucione su sistema de calefacción industrial con el calentador Rotimpres, 14 de octubre de 2024
  81. ^ Teclados capacitivos - Interruptor capacitivo Rotimpres, 14 de octubre de 2024
  82. ^ "Página de índice IEEE P1620" . Archivado del original el 10 de junio de 2011. Consultado el 30 de noviembre de 2006 .
  83. ^ "Página de índice IEEE P1620.1" . Archivado del original el 10 de junio de 2011. Consultado el 30 de noviembre de 2006 .
  84. ^ "iNEMI | Iniciativa Internacional de Fabricación de Productos Electrónicos " . www.inemi.org

Lecturas adicionales

  • Electrónica orgánica y molecular impresa , editado por D. Gamota, P. Brazis, K. Kalyanasundaram y J. Zhang (Kluwer Academic Publishers: Nueva York, 2004). ISBN 1-4020-7707-6
  • Grupo de Investigación en Electrónica Limpia - Universidad de Brunel
  • Conferencia/exposición de electrónica impresa Asia EE. UU.
  • Nuevo polvo de nanopartículas de plata permite la fabricación de circuitos impresos flexibles ( Ferro Corporation )
  • El Centro para el Avance de la Electrónica Impresa (CAPE) de la Universidad de Western Michigan incluye una impresora de huecograbado AccuPress.
  • Principales tendencias en la electrónica impresa mediante huecograbado (junio de 2010)
  • Electrónica impresa – avistando el futuro. Electrónica Impresa en Español
  • Celdas solares orgánicas: teoría y práctica (Coursera)
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