Kakvu ulogu igraju grijane ploče u stvrdnjavanju vodljivih boja na fleksibilnim staklenim podlogama?

Nova generacija fleksibilnih zaslona koji se mogu kotrljati i senzora za tanki{0}}film izrađena je na novom supstratu: staklu tanjem od ljudske dlake, dovoljno fleksibilnom da se može savijati, a opet potpuno prozirnom. Elektronički sklopovi na ovom staklu od vrbe ispisani su jedinstvenom vodljivom tintom napravljenom od nanočestica srebra ili bakra. Tinta treba biti sinterirana-pečena na određenoj, umjerenoj temperaturi-kako bi se metalne čestice stopile u čvrsti, vodljivi trag bez topljenja, savijanja ili pucanja osjetljivog, ultra-tankog stakla. Ovo osjetljivo termičko stvrdnjavanje izvodi se na zagrijanoj ploči. To je mekana, vruća pozornica za elektroniku budućnosti.

Proces sinteriranja vodljivih boja na fleksibilnom staklu
Kako koristiti grijanu ploču
Ispisana fleksibilna staklena ploča stavlja se na ravnu vruću ploču. Ploča je općenito izrađena od materijala s vrlo niskim koeficijentom toplinske ekspanzije (npr. Invar ili staklo-keramika kao što je Zerodur) i proizvodi savršeno jednoliko temperaturno polje, često između 150 stupnjeva i 250 stupnjeva. Ova blaga, ravnomjerna toplina sinterira tintu bez ikakvog termičkog udara ili deformacije stakla. Površina valjaka mora biti glatka i bez čestica. Obično je površina valjka obložena ne{9}}prianjajućim PTFE slojem kako bi se spriječilo prianjanje ispisanog uzorka na valjak i omogućilo lako uklanjanje stvrdnute podloge. Rezultat je fleksibilan, proziran i potpuno funkcionalan elektronički sklop na podlozi koji se može savijati sto tisuća puta bez lomljenja.

Bitna uloga toplinske ujednačenosti i stabilnosti
Ploča je besprijekorno ravna, toplinski blaga, ultra-čista podloga koja ispisuje krug na staklenoj ploči tanjoj od papira. Metoda proizvodnje fleksibilnog stakla s tintom koja provodi grijanu ploču zahtijeva izuzetnu postojanost temperature na cijeloj površini ploče, obično unutar ±2 stupnja. Lokalna vruća točka bi iskrivila staklo ili prekrila tintu. Na hladnom bi mjestu tinta ostala sinterirana i neprovodljiva. Niska -toplinska-ekspanzivna struktura ploče osigurava da se ravnost ne mijenja s porastom temperature, održavajući prisan kontakt između stakla i površine ploče. Ploča je postavljena na aktivno prigušeni okvir kako bi se minimalizirale vibracije i mehanički udari, budući da bi pomicanje tijekom sinteriranja moglo razmazati tanke vodljive linije.

Napomena o postupku: Atmosfera inertnog plina za tintu bakrenih nanočestica
U slučaju da se vodljiva tinta temelji na nanočesticama bakra (jeftinije i vodljivije od srebra), potrebna je atmosfera inertnog plina (dušik ili argon) unutar komore za sinteriranje. Na visokim temperaturama bakar brzo oksidira stvarajući sloj ne-vodljivog bakrenog oksida na površini nanočestica. Ova oksidacija sprječava pravilno stapanje čestica i značajno povećava električni otpor. Kako bi se to izbjeglo, grijana ploča je okružena komorom koja je isprana dušikom visoke čistoće (sadržaj kisika<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.

Tehnička točnost: Precizno upravljanje temperaturom i izolacija vibracija
Raspon temperature sinteriranja
Temperatura sinteriranja je ključna i mora se kontrolirati unutar vrlo uskog okvira, obično ±2 stupnja. Tinte od srebrnih nanočestica najbolje se sinteriraju na optimalnoj temperaturi između 150 i 200 stupnjeva, dok je za bakrene tinte potrebna nešto viša temperatura od oko 200-250 stupnjeva kako bi se objasnila vatrostalnija priroda bakra, dok su i dalje ispod temperature staklastog prijelaza bilo kojeg sloja polimernog sloja. Grijana ploča se isporučuje s određenim brojem ugrađenih termoparova (obično jedan na 100 cm2 površine) i PID regulatorom za regulaciju električnih grijaćih elemenata (npr. patronskih grijača ili grijača s ugraviranom folijom) koji se nalaze na stražnjoj strani ploče.

Mehanička izolacija i vibracije
The platen should be constructed to minimise any vibration or mechanical shock. Even micro-scale vibrations (amplitude >0,5 µm) tijekom procesa sinteriranja može uzrokovati neravnomjeran protok tekuće tinte prije skrućivanja, što može rezultirati isprekidanim tragovima ili smanjenom oštrinom rubova linija. Stoga je sklop ploče odvojen od vibracija zgrade, korištenjem pneumatskih izolatora ili aktivnih piezoelektričnih prigušivača. Cijeli stupanj grijanja postavljen je na tešku granitnu podlogu kako bi se ublažile smetnje niske frekvencije.

Zaključak: Snaga budućnosti fleksibilne elektronike
Grijana ploča je blagi, precizni termalni alat koji sinterira elektroničke sklopove na revolucionarnim fleksibilnim staklenim podlogama, omogućujući sljedeću generaciju savitljivih, neslomljivih zaslona i senzora. Valj daje precizno ujednačenu toplinu niske-temperature u pažljivo kontroliranoj atmosferi-bez vibracija i (gdje je potrebno) inertnoj atmosferi kako bi se tiskane tinte od nanočestica pretvorile u pouzdane, visoko vodljive metalne tragove bez uništavanja ultratankog stakla. Budućnost fleksibilne elektronike peče se na staklu pomoću besprijekorno ravne, tople ploče - nježno, precizno i ​​bez ijednog loma ili savijanja.