印刷机中生产的大规模集成电路

Linköping大学和RISE校园Norrköping的研究人员首次表明，可以用100多种有机电化学晶体管印刷完整的集成电路。结果已经发表在《自然通讯》上。

“对于17年前在林雪平大学诞生的一项技术而言，这是决定性的一步。结果表明，由于有机电子实验室(LOE)和基础实验室之间的紧密合作，我们再次领先于该领域。 RISE的应用研究。”有机电子学教授兼LOE主任Magnus Berggren说。

“我们这里的优势是我们不需要混合不同的制造方法：所有事情都是通过丝网印刷完成的，并且需要相对较少的加工步骤。关键是要确保不同的层最终都在正确的位置，”他说。 RISE研究所的印刷电子研究员Peter Andersson Ersman。

线宽大约为100微米的印刷电子电路也对印刷技术提出了很高的要求，在这里印刷工业的研究得到了图形业的帮助。他们开发了带有网眼的丝网印刷框架，可以印刷极细的线条。为了开发出具有正确性能的印刷油墨，还需要进行大量的研究。

Magnus Berggren告诉我们：“在过去的17年中，这项研究获得了许多不同来源的资助。”

这些机构包括瑞典战略研究基金会，Vinnova基金会以及Knut and Alice Wallenberg基金会，而近年来，通过Eureka Eurostars Prolog项目，欧盟也参与其中。

“使用丝网印刷的印刷电路的第一个突破是Prolog项目。我们在2017年发布了这些结果，” Peter Andersson Ersman说。

从那以后，至少还应对了三个挑战：减小电路尺寸，提高质量，使电路中所有晶体管工作的可能性尽可能接近100%，以及-尤其是-解决与处理信号并与周围环境通信所需的硅基电路。

“主要进步之一是我们能够使用印刷电路与传统的基于硅的电子元件建立接口。我们已经开发了几种基于有机电化学晶体管的印刷电路。其中之一是移位寄存器。 ，它可以形成一个接口并处理硅基电路与其他电子组件(例如传感器和显示器)之间的接触，这意味着我们现在可以使用接触点更少的硅芯片，这需要较小的面积，并且更便宜。” Magnus Berggren说。

用于印刷细线的油墨的发展和丝网印刷框架的改进不仅有助于小型化工艺，而且有助于实现更高的质量。

“我们现在可以在A4尺寸的塑料基板上放置1000多个有机电化学晶体管，并且可以通过不同的方式将它们连接起来，以创建不同类型的印刷集成电路，”美国有机纳米实验室的研究负责人西蒙妮·法比亚诺(Simone Fabiano)说。有机电子。

这些大规模集成电路(缩写为“ LSI”)可用于为电致变色显示器供电，该电致变色显示器本身被制造为印刷电子设备，或物联网带来的在线电子世界的另一部分。

研究人员使用的材料是聚合物PEDOT：PSS，它是有机电子领域中世界上研究最深入的材料。

“这种材料在17年前就已经可以在市场上买到了，很幸运，我们选择使用这种特殊材料。我们现在在集成电路中使用与显示器中相同的材料，从而可以更有效地进行打印。我们已经在北雪平印刷电子竞技场开发了完整的印刷电路工艺，”马格努斯·伯格格伦说。

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