Naujos kartos lankstūs, susukami ekranai ir plonasluoksniai jutikliai yra sukurti ant revoliucinio pagrindo: stiklo, kuris yra plonesnis už žmogaus plauką, pakankamai lankstus, kad jį būtų galima sulenkti, ir vis tiek visiškai skaidrus. Elektroninė grandinė ant šio „gluosnio stiklo“ atspausdinta specialiu laidžiu sidabro arba vario nanodalelių rašalu. Šis rašalas turi būti sukepintas-kepinamas tikslioje, švelnioje temperatūroje-, kad metalo dalelės susilies į vientisą, laidžią pėdsaką, neištirptų, neiškreiptų ir nesuskiltų trapus, itin plonas stiklas. Šildoma plokštelė, kuri atlieka šį subtilų terminį kietėjimą, yra švelni, karšta ateities elektronikos stadija.

Procesas: laidžių rašalo sukepinimas ant lankstaus stiklo

Kaip naudojama šildoma plokštelė

Atspausdintas lankstus stiklo lakštas dedamas ant plokščios, šildomos plokštės. Plokštelė, dažnai pagaminta iš medžiagos, turinčios labai mažą šiluminio plėtimosi koeficientą (pvz., Invar arba stiklo keramikos, tokios kaip Zerodur), užtikrina tobulai vienodą temperatūros lauką, paprastai nuo 150 laipsnių iki 250 laipsnių. Dėl šio švelnaus, vienodo karščio rašalas sukepinamas, nesukeldamas stiklo šiluminio šoko ar neiškraipydamas. Plokštės paviršius turi būti visiškai lygus ir be dalelių; jis dažnai yra padengtas nepridegančiu PTFE sluoksniu, kad būtų išvengta spausdinto rašto sukibimo ir būtų lengviau pašalinti sukietėjusį pagrindą. Rezultatas yra lanksti, skaidri ir visiškai veikianti elektroninė grandinė ant pagrindo, kurią galima sulenkti šimtą tūkstančių kartų nesulaužant.

Kritinis šiluminio tolygumo ir stabilumo vaidmuo

Plokštelė yra visiškai plokščia, termiškai švelni ir itin švari lova, kuri iškepa kontūro raštą ant plonesnio nei popierius stiklo lakšto. Thešildomas plokštelinis laidus rašalas lankstus stiklasgamybos procese reikalaujama, kad temperatūra būtų itin vienoda visame plokštelės paviršiuje-paprastai ±2 laipsnių ribose. Bet kuri vietinė karšta vieta gali deformuoti stiklą arba per daug sukepinti rašalą, o esant šaltai vietai, rašalas bus nepakankamai sukepintas ir nelaidus. Mažai šiluminio plėtimosi plokštės konstrukcija užtikrina, kad plokštumas nesikeistų kylant temperatūrai, išlaikant glaudų stiklo ir spausdinimo plokštės paviršiaus kontaktą. Vibracija ir mechaninis smūgis sumažinami iki minimumo montuojant plokštelę ant aktyviai slopinamo rėmo, nes bet koks judesys sukepinimo metu gali ištepti smulkius laidžius pėdsakus.

Proceso pastaba: Inertinių dujų atmosfera vario nanodalelių rašalui

Kai laidžiajame rašale yra vario nanodalelių (kurių kaina yra mažesnė ir laidumas didesnis nei sidabro), sukepinimo kameroje būtina inertinių dujų atmosfera, -pvz., azotas arba argonas-. Varis greitai oksiduojasi aukštesnėje temperatūroje, sudarydamas nelaidų vario oksido sluoksnį ant nanodalelių paviršių. Ši oksidacija apsaugo nuo tinkamo dalelių susiliejimo ir drastiškai padidina elektrinę varžą. Todėl kaitinama plokštelė yra uždaryta kameroje, kuri prieš sukepinimo ciklą ir jo metu išvaloma didelio grynumo azotu (deguonies kiekis mažesnis nei 50 ppm). Ta pati inertinė atmosfera taip pat apsaugo lankstų stiklo pagrindą nuo bet kokio drėgmės sukelto įtempio. Sidabro pagrindu pagamintam rašalui azoto atmosfera yra neprivaloma, tačiau dažnai vis tiek naudojama siekiant užtikrinti švarią aplinką be užteršimo.

Techninis tikslumas: griežta temperatūros kontrolė ir vibracijos izoliacija

Sukepinimo temperatūros langas

Sukepinimo temperatūra yra kritinė ir turi būti kontroliuojama labai sandariame lange, paprastai ±2 laipsniais. Sidabro nanodalelių rašalui optimali sukepinimo temperatūra yra nuo 150 laipsnių iki 200 laipsnių; vario rašalo atveju jis yra šiek tiek aukštesnis, maždaug 200–250 laipsnių, kad kompensuotų ugniai atsparesnį vario pobūdį, tačiau išliks žemesnė už bet kokių polimerinių dangų sluoksnių stiklėjimo temperatūrą. Šildomoje plokštelėje yra kelios įterptosios termoporos (dažnai viena 100 cm² paviršiaus ploto) ir PID valdiklis, reguliuojantis elektrinius kaitinimo elementus (pvz., kasetinius šildytuvus arba išgraviruotos folijos šildytuvus), paskirstytus per plokštelės galinę pusę.

Vibracija ir mechaninė izoliacija

Plokštelė turi būti suprojektuota taip, kad sumažintų bet kokią vibraciją ar mechaninį smūgį. Netgi mikro masto virpesiai (amplitudė virš 0,5 µm) sukepinimo proceso metu gali priversti skystą rašalą tekėti netolygiai, kol jis sukietėja, todėl gali nutrūkti pėdsakai arba sumažėti linijos krašto aštrumas. Todėl plokščių agregatas yra atsietas nuo pastato vibracijos naudojant pneumatinius izoliatorius arba aktyvius pjezoelektrinius slopintuvus. Visa šildymo pakopa dedama ant masyvaus granito pagrindo, kad sugertų žemo dažnio trikdžius.

Išvada: lanksčios elektronikos ateitis

Šildoma plokštelė yra švelnus, tikslus terminis įrankis, kuris sukepina elektronines grandines ant revoliucinio lankstaus stiklo pagrindo, todėl sukuriama naujos kartos lankstūs, nedūžtantys ekranai ir jutikliai. Suteikdama idealiai vienodą žemos temperatūros šilumą griežtai kontroliuojamoje, be vibracijos ir (jei reikia) inertinėje aplinkoje, plokštelė paverčia spausdintą nanodalelių rašalą patikimais, labai laidžiais metalo pėdsakais, nepažeidžiant itin plono stiklo. Lanksčios elektronikos ateitį ant stiklo kepa idealiai plokščia, šilta lėkštė-tyliai, tiksliai ir be įtrūkimų ar deformacijų.