スクリーン印刷可能な複合材と金属インクを組み合わせた手法により、折りたたみ可能な電子機器を産業規模でより簡単に、より安価に製造できるようになる可能性があります。KAUSTで開発されたこれらのデバイスは、非平面的な表面を含むさまざまな支持体に取り付けることができ、多くのモノのインターネットへの応用を可能にする可能性があります。研究内容 "オールスクリーンプリント、ポリマーナノワイヤベースの折り畳み型エレクトロニクスでミリ波アプリケーションに対応" がAdvanced Materials Technologiesに掲載されました。
自動運転車用レーダー、スマートビル、ウェアラブルセンサーなどの次世代技術は、5Gを含む高周波のミリ波帯への依存度が高くなる。これまで、折り畳み型電子機器の大規模な製造アプローチは、メタリックインクの開発や導電パターンの印刷に重点が置かれ、誘電体基板は見落とされてきました。
紙や一部のポリマーフィルムなどの基材を折りたたみ式エレクトロニクスに使用するには、さまざまな障壁がありました。これらの基板は、大量生産には制約が多く複雑な製造プロセスを必要とし、多層または超薄型のフレキシブルデバイスを製造することができません。また、誘電損失もミリ波デバイスの要求値を超えている。
今回、Atif Shamimらは、セラミック粒子をアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン（ABS）ポリマーに分散させた複合インクを考案した。この新しいインクを用いて、横方向の寸法、厚さ、誘電率を調整できる、非常に柔軟で大面積の誘電体基板を作製したのである。このインクをガラスにスクリーン印刷し、乾燥させた後、基板を支持体から剥がした。基板は最小で数ミクロンの厚みを持ち、印刷を重ねることで厚みを増すことができた。また、5Gアンテナに適した28ギガヘルツでの低誘電損失も確認された。
研究者らは、誘電体基板上に銀ナノワイヤーベースのインクをスクリーン印刷し、導電性パターンを形成した。パターン化したフィルムは、インクに含まれる高分子バインダーの効果により、巻いたり二つ折りにしたりしても高い電気性能を安定的に維持した。さらに、金属パターンと誘電体層を交互に積層した4層回路に組み込んでも、その性能を維持することができた。このことから、スクリーン印刷用インクは、多層プリント配線板や自動車用レーダーなどの多層構造に使用できることが示唆された。
研究者らは、コンセプトを実証するために、誘電体基板上にフレキシブルな準八木アンテナをスクリーン印刷し、このデバイスが曲げたり折ったりしてもミリ波帯で良好に動作することを示しました。Weiwei Liポスドクは、「私たちのアプローチは、新しい5Gアンテナに有益であり、5Gの実装を加速させるでしょう」と語っている。研究チームは現在、この方法を他の電子機器に応用する可能性を探っている。Li教授は、どちらのインクもロール・ツー・ロール方式に対応しており、ウェアラブルセンサーに対する高い需要に低コストで応えることができると述べている。Shamim教授は、「私たちは、デバイスが使い捨てになるくらい、製造コストが非常に低くなることを期待しています」と述べています。
詳細については、こちらをご覧ください。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202100525
[This is automatically translated from English]