Feuilles R2R de GaNs...
Encres moléculaires pour formes extrêmes | Phosphores jetables à l'encre à bande étroite | Feuilles R2R de GaNs| Encres AgCl à base de silicone| Art de la sérigraphie | Protection contre les interférences électromagnétiques (EMI)
Note sur le ménage I : TechBlick est en train d'établir son programme pour la journée de présentation de l'innovation du 6 juin 2022. Envoyez un courriel à khasha@TechBlick.com si vous souhaitez faire une présentation. Lors de notre dernier événement, nous avons eu près de 600 participants en direct sur une période de 4 heures !
Sujets : Dans cette édition, nous couvrirons les technologies suivantes : Encres moléculaires pour formes extrêmes | Convertisseurs de couleurs phosphorescents imprimables par jet d'encre à bande étroite | Croissance R2R de microLEDs en GaN sur de grandes surfaces | Blindage EMI au niveau du boîtier conforme | Pâtes d'AgCl étirables à base de silicone | Progrès de la sérigraphie vers des caractéristiques <20um
Les encres sans particules moléculaires permettent une formabilité et une étirabilité extrêmes
Les encres moléculaires sans particules peuvent offrir une formabilité et une étirabilité extrêmes, permettant la conception et la production de pièces électroniques façonnées en 3D et/ou dans le moule avec des courbures extrêmes et des formes complexes.
Arnold Kell et Julie Ferrigno ont présenté certaines propriétés uniques de ces encres - ainsi que des possibilités uniques d'EMI - lors d'une conférence TechBlick en mai 2021. Voici quelques propriétés uniques :
Frittage UV : vous pouvez voir dans la diapositive ci-dessous comment les encres moléculaires transparentes et claires peuvent être frittées par UV (x5 fois plus vite que le durcissement thermique). Au début, les encres transparentes absorbent très peu de lumière UV. Cependant, lorsque les particules d'argent commencent à précipiter, l'absorption augmente. L'absorption plus élevée augmente à son tour la température, ce qui accélère le frittage et entraîne une plus grande absorption des UV. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que l'encre soit entièrement frittée, puis s'arrête de lui-même car les particules renvoient alors la lumière comme un miroir.
Frittage partiel compatible avec InMold Electronics : dans le cadre du processus IME, une étape de thermoformage est nécessaire. Au cours de cette étape, la température du substrat est augmentée de manière contrôlée pour ramollir le matériau, ce qui permet de le former en 3D. Dans le schéma proposé, les encres moléculaires imprimées ne sont d'abord que partiellement durcies par la lumière UV. Le frittage complet a ensuite lieu in-situ par la température élevée du processus de thermoformage 3D. Cette approche est intéressante car elle permet un durcissement plus rapide et permet également de fritter des encres moléculaires sur des substrats à faible température comme le PC.
Une formabilité extrême : La troisième diapositive ci-dessous présente une comparaison de ces encres moléculaires avec d'autres encres standard. Elle montre que ces encres peuvent être étirées jusqu'à 50% avec un changement de résistance relativement faible. Cela peut s'expliquer par le fait que les lignes imprimées sont très fines et qu'elles sont donc capables de suivre les contours du substrat étiré bien mieux qu'une encre/pâte plus épaisse remplie de particules.
Forme unique : Les formes permises par l'EMI sont souvent limitées par la formabilité des encres. Ces encres peuvent libérer le concepteur de cette limitation, permettant la conception et la production de formes complexes avec des courbures extrêmes. Ici, un exemple primé est présenté par Julie, montrant des courbes abruptes (voir le bouton contrôlé)
Phosphores ou QDs pour la conversion des couleurs dans les LCD et les microLEDs ? Lequel l'emportera ?
Il s'agit d'un espace technologique intéressant et évolutif à surveiller. James E. Murphy et al de GE Research ont développé les meilleurs phosphores rouges et verts à bande étroite de leur catégorie, et font maintenant évoluer la technologie vers les microLEDs et l'intégration sur puce.
Le phosphore rouge KSF est un excellent convertisseur de couleur à bande étroite pour les écrans à large gamme de couleurs. Il émet 5 pics, chacun d'entre eux présentant un FWHM ultra étroit de 5 nm. Le pic principal est centré autour de 631nm. C'est un matériau stable dans des conditions de flux lumineux élevé et de haute température. En effet, il peut être intégré sur puce en remplacement direct des phosphores jaunes existants. Il s'agit d'un succès commercial majeur avec plus de 19 licenciés et plus de 40 milliards de LED contenant du KFS vendues dans le monde entier dans le secteur de l'affichage.
Comme le montre la diapositive ci-dessous, présentée au TechBlick de juillet 2021, la technologie KFS évolue. Au début, en 2014, la taille moyenne des particules était de 25-30 um. Elle est maintenant descendue à 3-9um et évolue vers des particules submicroniques et même nanométriques, permettant une intégration directe avec les microLEDs d'aujourd'hui et de demain ! Il s'agit d'une tendance technologique importante car elle amène la concurrence entre les QD et les luminophores jusque dans l'espace des microLEDs (auparavant, les QDs étaient les seuls en ville en raison de leur petite taille).
En outre, le KSF de GE peut désormais être formulé dans des encres stables dans l'air à base de phosphores sans encapsulant, adaptées à l'impression à jet d'encre sans colmatage des buses. Cela signifie qu'il peut même être imprimé comme un convertisseur de couleur au sommet des microLED, permettant notamment d'utiliser des microLEDs bleues efficaces pour créer une couleur rouge et/ou de transférer uniquement une couleur de microLED bleue.
James E. Murphy propose également une comparaison intéressante entre les InP QDs sans Cd et les KSF pour les microLEDs. Il affirme que pour les films très fins (<10um), les QDs sont plus efficaces. Cependant, à mesure que la couche s'épaissit, peut-être pour éviter les fuites de couleur bleue, les effets d'auto-abosrption peuvent intervenir, réduisant l'EQE. Ainsi, on peut affirmer que le KSF l'emporte clairement à une épaisseur >20um étant donné qu'il n'y a pas d'auto-absorption.
Enfin, l'absence de phosphores verts à bande ultra étroite laisse la place aux QD. En particulier, les QDs verts en pérovskite sont très forts dans ce domaine. Cependant, GE avance dans le développement de ses phosphores verts à bande étroite. Comme indiqué ci-dessous, ces matériaux permettent un DCI-P3 à 100%. Les performances sont comparables à celles du Beta Sialon, mais sans diaphonie avec un émetteur rouge KSF. De plus, il offre une stabilité HTHH de 100%, permettant une intégration directe sur puce. Enfin, il s'attend à ce que les niveaux de QE approchent >90%. Bien sûr, tout comme le KFS, il a un temps de décroissance PL lent de l'ordre de 90-450 um (QD est ns).
Pour en savoir plus sur les QD et les microLED, participez à l'événement organisé par TechBlick du 30 novembre au 1er décembre :
www.TechBlick.com/microLEDs
Des LED GaN cultivées par R2R et peut-être même des transistors HEMT GaN/AlGaN sur des feuilles métalliques au lieu de coûteux substrats saphir de petite surface ?
Il pourrait s'agir d'une technologie révolutionnaire, qui mettrait la technologie des LED inorganiques, robuste et efficace, à la portée de grandes surfaces. Dans les écrans microLED, cela pourrait signifier une intégration monolithique, conduisant à des écrans de taille mobile et de grande taille fabriqués sans étape de transfert de la plaquette au substrat.
Comme illustré ci-dessous, iBeam Materials développe une telle technologie. Elle commence par planariser une feuille de métal rugueuse, puis utilise un faisceau d'ions pour former une couche d'un nm d'épaisseur avec des grains alignés. Ce "modèle" sert ensuite de substrat de croissance au lieu, par exemple, d'une tranche de saphir.
Comme on peut le voir ci-dessous, cette technologie a déjà été utilisée pour démontrer une LED GaN fonctionnelle ainsi qu'un HEMT GaN/AlGaN. En juillet 2021 (lorsque les résultats ont été présentés à TechBlick), le PL atteignait 70 % de celui des LED normales. Cependant, une comparaison directe n'est pas encore juste car l'approche standard bénéficie de décennies et de décennies de savoir-faire accumulé et d'expertise de production.
Actuellement, les LED ne sont pas encore fabriquées selon la méthode R2R, bien que le "modèle" puisse être fabriqué selon cette méthode sur un substrat de 20 pouces de large. La prochaine étape du développement consistera à démontrer une croissance R2R de GaN par MOCVD. La production R2R du gabarit n'est pas le goulot d'étranglement, mais la croissance d'une LED GaN épaisse (5 um environ)...
Enfin, Vladimir Matias affirme que cette technologie a le potentiel de réduire le coût de production d'un facteur x25. Une analyse détaillée des coûts est présentée ci-dessous, démontrant les étapes techniques qui doivent être franchies pour permettre cette feuille de route des coûts.
Pour en savoir plus sur cet exposé et sur les microLED, participez au premier événement spécialisé sur les microLED organisé par TechBlick : www.TechBlick.com/microLEDs
Encres sans particules pour le blindage EMI conforme ?
Le blindage EMI conforme est une mégatendance en passe de devenir omniprésente dans l'électronique. Le procédé actuel est basé sur la pulvérisation d'une structure tri-couche composée de SUS (acier inoxydable)-Cu-SUS (l'empilement total est généralement de 3-6um) sur le CEM (composé de moulage époxy) du boîtier. Hikaru Uno de Merck et Melbs LeMieux d'Electroninks Incorporated présentent une alternative basée sur le revêtement par pulvérisation sans vide d'encres Ag sans particules. Dans ces diapositives, vous pouvez voir une analyse des performances et une analyse/projection détaillée des coûts.
La technique actuelle (pulvérisation cathodique) est bien établie et fait l'objet de nombreuses références commerciales de la part de sociétés comme Apple et Samsung. Cependant, il s'agit d'un procédé sous vide qui nécessite des investissements substantiels en termes de dépenses d'investissement et une grande empreinte de production. Le taux de dépôt par pulvérisation sera également faible compte tenu de la qualité de film requise. La pulvérisation est peu efficace pour couvrir les parois latérales et les tranchées profondes, ce qui entraîne de grandes variations d'épaisseur entre les parois supérieures et latérales.
La pulvérisation du blindage EMI peut résoudre certains problèmes : il s'agit d'un procédé sans vide, avec un faible coût d'investissement et un débit élevé d'unités par heure (UPH), qui permet d'obtenir une couverture uniforme des parois latérales et supérieures. La pulvérisation peut être utilisée avec des nanoparticules d'Ag ou de Cu.
Les deux techniques de nanoparticules souffrent cependant du coût élevé des matériaux, du risque de colmatage des buses et donc d'arrêt de production, et des revêtements requis relativement épais.
Pour pallier ces inconvénients, il est possible de pulvériser des encres d'argent sans particules.
Cette technique est-elle efficace ? Les diapositives ci-dessous montrent un blindage efficace jusqu'à 40GHz avec des revêtements de 1,2 et 3um. Cela semble répondre aux exigences.
Est-elle fiable ? Dans les diapositives ci-dessous, vous pouvez voir des données de fiabilité montrant qu'il n'y a pas de changement mesuré dans la résistance de la feuille du boîtier revêtu lorsqu'il est soumis à une durée prolongée de conditions difficiles.
Est-ce rentable ? La pulvérisation a un coût d'investissement élevé ainsi que des coûts de main-d'œuvre relativement élevés. Les diapositives ci-dessous montrent que la pulvérisation peut être une approche très compétitive en termes de coûts.
Déjà commercialisé ? Elle est encore en phase d'échantillonnage. La principale pierre d'achoppement est le pouvoir toujours sous-estimé de l'opérateur historique et les investissements déjà engagés dans les lignes de pulvérisation.
Lors du processus, comme indiqué ci-dessous, l'emballage est d'abord prétraité au plasma. L'encre sans particules est ensuite pulvérisée tandis que les emballages sont maintenus sur le mandrin à une température de 160-200°C. La température élevée entraîne la formation rapide de particules pendant la pulvérisation. Enfin, après la pulvérisation, les encres sont ensuite durcies pendant 20 minutes à 140-160°C. La température de séchage est relativement basse par rapport à d'autres encres sans particules sur le marché.
Avec la première référence commerciale réussie utilisant la pulvérisation, les portes du marché s'ouvriront, soulevant toutes les techniques à base d'encre et faisant de cette dernière une partie de l'industrie de l'emballage électronique à croissance rapide.
Dispositifs médicaux extensibles à base de silicone avec des charges d'AgCl ?
En général, les pâtes conductrices à base de silicone sont rares et les versions avec des charges d'AgCl - nécessaires pour de nombreuses applications médicales portables - sont encore plus rares ! David Dewey de FUJIKURA KASEI Co Ltd a dévoilé cette pâte pour la première fois en juin à TechBlick. Les pâtes peuvent offrir 1-10 E-4 ohm/sqr lorsqu'elles sont durcies à 150C pendant 30min environ sur des substrats tels que le PET ou la feuille de silicone. Ces encres sont compatibles avec d'autres produits à base de silicone (isolant, adhésif, etc.) de la gamme Fujikura, ce qui permet d'imprimer des dispositifs médicaux multicouches complexes sur des substrats étirables comme le silicone !
Pour en savoir plus, visitez www.TechBlick.com ou rejoignez le secteur à Eindhoven les 12 et 13 octobre 2022.
Repousser l'impression sérigraphique en dessous de 20 um de largeur de ligne
Les progrès de la sérigraphie vers l'impression de lignes fines ont été incroyables, passant de 100 µm avant 2010 à 70 µm en 2015, puis à 40 µm en 2018, et poussant maintenant - en développement - vers 20 µm et moins. En parallèle, l'épaisseur humide de la ligne imprimée est passée d'environ 12 um en 2018 à seulement 4 um aujourd'hui.
Dans les diapositives ci-dessous, Jeffrey Campbell de Sefar Inc. a partagé des exemples d'écrans pour l'impression de lignes fines et a présenté des caractéristiques imprimées fines (<20um). Ces diapositives ont été présentées à TechBlick en mars 2022.
Les progrès réalisés dans tous les éléments de la technologie des écrans ont été cruciaux pour faire avancer ce développement. Dans sa présentation à TechBlick, Jeff a également expliqué les étapes technologiques clés nécessaires pour permettre et soutenir cette tendance. Ces étapes comprennent
maille fine : il s'agit d'une nécessité car une maille plus fine permet des ouvertures plus grandes et des lignes plus fines, même avec un nombre de mailles élevé. Ceci est illustré ci-dessous. Dans cette diapositive, vous pouvez voir des exemples de caractéristiques imprimées utilisant des mailles en acier inoxydable de 11um d'Asada Mesh. Réduire le diamètre de la maille peut sembler facile, mais raser chaque micron nécessite trois ans de développement intense !
calandrage de la maille : l'aplatissement de la maille à l'aide de rouleaux améliore la résistance à la traction de la maille et assure la stabilité dimensionnelle. Cela permet un meilleur contrôle et une meilleure cohérence d'une impression à l'autre, même pour l'impression de détails fins.
aplanissement de l'émulsion : Réduit la rugosité de la surface de l'écran et crée un couloir plus régulier pour le passage de la pâte. En outre, il améliore la définition des bords de l'impression finale.
Dans les diapositives ci-dessous, vous pouvez voir de nombreux exemples de différents écrans (maille + émulsion + traitement supplémentaire comme le calandrage) adaptés à l'impression de lignes fines (20um ou moins). [This is automatically translated from English]
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