Das dielektrische Material ist oft der Engpass bei vollständig gedruckten Hochleistungs-HF- und MW-Bauteilen. Diese Herausforderung wird oft vernachlässigt, da der Schwerpunkt hauptsächlich auf der leitenden Schicht liegt. In der Tat ist die Entwicklung eines geeigneten verlustarmen, digital druckbaren dielektrischen Materials mit hoher und kontrollierbarer Auflösung eine technische Herausforderung. In diesem 3-minütigen Video erklärt Yuri Piro von der University of Massachusetts Lowell, warum dies eine Herausforderung ist
Yuri sagte: "Fotopolymere sind die bevorzugten Materialien, und die sehr verbreiteten konventionellen Polymere sind in der Regel Acrylate oder Methacrylate. Diese werden durch Radikale initiiert und haben große Dipole. Und diese Dipole sind für die Kinetik der Reaktion sehr wichtig. Sie stabilisieren das Radikal während der Ausbreitung, und wenn man anfängt, diese Dipole zu entfernen, um das Material weniger verlustreich zu machen, würde man die Kinetik der Reaktion zerstören. Man könnte diese Polymere nicht auf der Stelle bilden. Die kationische Polymerisation ist ebenfalls sehr verbreitet, z. B. bei Epoxiden, aber auch hier gibt es elektronenziehende Gruppen, die die Kationenausbreitung stabilisieren, und wenn man diese entfernt, wird die Kinetik beeinträchtigt. Es gibt also einige Möglichkeiten, das zu umgehen.
Eine Möglichkeit besteht darin, vorgefertigte unpolare Materialien zu verwenden und sie einfach in einer Art Lösungsmittel aufzulösen. Bei diesem Ansatz gibt es zwei große Probleme. Das erste Problem ist, dass man das Lösungsmittel während des Aushärtens abtreiben muss, und das bringt eine Menge Stress in den Film. Das andere Problem ist die Viskosität. In der Regel handelt es sich um Materialien mit hohem Risiko. Um die Viskosität so weit zu senken, dass ein hochauflösender Druck möglich ist, muss ein großer Teil des Lösungsmittels verwendet werden. Und viele der Lösungsmittel, mit denen sich die unpolaren Materialien auflösen lassen, sind Dinge wie Taliban oder Xylol. Und die sind ziemlich giftig und in der Produktionsumgebung schwer zu verwenden. Es besteht also ein großer Bedarf an der Herstellung unpolarer Polymere, die eine niedrige Dielektrizitätskonstante und minimale Verarbeitungsbedingungen aufweisen.
Jetzt gibt es bereits einige Lösungen. In der gedruckten Elektronik ist POLYAMID ein häufig verwendetes Material, das einen niedrigen CTE und einen ziemlich niedrigen Verlustfaktor hat. Eines der Probleme mit Polyimid ist jedoch, dass das Material an Ort und Stelle immunisiert werden muss. Man muss das Material also auf über 180 Grad erhitzen. Und wenn man damit anfängt, muss man einige der flexiblen Materialien ausschließen, die eigentlich das Spannendste an der Integration von gedruckter Elektronik sind. Ein anderes häufig verwendetes Material ist Benzobutan. Aber auch hier sind sehr lange und heiße Verarbeitungsbedingungen erforderlich, die die Fähigkeit zur Einführung flexibler Materialien zerstören.
Es ist also schwierig, ein unpolares Material zu finden, das man an Ort und Stelle mit geringen Verarbeitungsbedingungen und geringer Polarität formen kann, und man kann diese konventionellen Ansätze wirklich nicht verwenden." [This is automatically translated from English]