Le matériau diélectrique est souvent le goulot d'étranglement des dispositifs RF et MW haute performance entièrement imprimés. C'est un défi souvent négligé car l'accent est mis principalement sur la couche conductrice. En effet, le développement d'un matériau diélectrique approprié, à faible perte et imprimable numériquement avec une résolution élevée et contrôlée est un défi technique. Dans cette vidéo de 3 minutes, Yuri Piro, de l'université du Massachusetts Lowell, explique pourquoi il s'agit d'un défi.
Yuri a déclaré : "Les photopolymères sont les matériaux de prédilection et les polymères conventionnels très courants sont généralement des acrylates ou des méthacrylates. Ils sont initiés par des radicaux et possèdent d'énormes dipôles. Et ces dipôles sont en fait très importants pour la cinétique de la réaction. Ils stabilisent le radical pendant sa propagation et si vous commencez à supprimer ces dipôles pour rendre votre matériau moins sensible aux pertes, vous détruisez la cinétique de la réaction. Vous ne pourriez pas former ces polymères sur place. La polymérisation cationique est aussi très commune pour des choses comme les époxys, mais encore une fois vous avez les groupes attracteurs d'électrons pour stabiliser la propagation des cations et les enlever détruirait la cinétique. Il y a donc plusieurs façons de contourner ce problème.
L'une d'elles consiste à utiliser des matériaux non polaires préformés et à les dissoudre dans une sorte de solvant. Il y a deux gros problèmes avec cette approche. Le premier est qu'il faut chasser le solvant pendant la polymérisation, ce qui introduit beaucoup de contraintes dans le film. Et l'autre problème est la viscosité. En général, ce sont des matériaux à haut risque. Pour obtenir une viscosité suffisante pour permettre une impression haute résolution, il faut utiliser de grandes quantités de solvant. Et une grande partie des solvants utilisés pour dissoudre les matériaux non polaires sont des produits comme le taliban ou le xylène. Et ces produits sont assez toxiques et difficiles à utiliser dans un environnement de fabrication. Il y a donc un grand besoin de fabriquer des polymères non polaires sur place qui ont une faible constante diélectrique et des conditions de traitement minimales.
Il existe actuellement des solutions. Vous verrez dans l'électronique imprimée que le POLYAMIDE est un matériau communément utilisé qui a un faible CTE et un facteur de dissipation assez faible. Mais l'un des problèmes du polyimide est que le matériau doit être immunisé sur place. Vous devez donc chauffer votre matériau à plus de 180 degrés. Et une fois que vous commencez à faire cela, vous devez disqualifier certains des matériaux flexibles qui sont en quelque sorte les parties les plus excitantes de l'intégration de l'électronique imprimée en premier lieu. Un autre matériau commun que les gens utilisent est le benzos butane. Mais là encore, cela nécessite des conditions de traitement très longues et très chaudes qui détruisent la possibilité d'introduire des matériaux flexibles.
Il est donc difficile de trouver un matériau non polaire que l'on peut former sur place dans de faibles conditions de traitement et avec une faible polarité, et on ne peut vraiment pas utiliser ces approches conventionnelles."
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