Tinta 2670d62670d6moleculares para formas extremas | Fósforos inyectables de banda estrecha | Láminas R2R de GaNs| Tintas de AgCl con base de silicona | Arte de la fabricación de pantallas | Protector de EMI
Nota de la casa I: TechBlick está confeccionando su agenda para su jornada de presentación de innovaciones el 6 de junio de 2022. Envíe un correo electrónico a khasha@TechBlick.com si desea hacer una presentación. ¡En nuestro último evento tuvimos cerca de 600 participantes en vivo durante un período de 4 horas!
Temas: En esta edición, cubriremos las siguientes tecnologías: Tintas moleculares para formas extremas | Convertidores de color de fósforo imprimibles por chorro de tinta de banda estrecha | Crecimiento de área grande R2R de microLEDs de GaN | Blindaje EMI a nivel de paquete conformado | Pastas de AgCl estirables a base de silicona | Avances en serigrafía hacia características de <20um
Las tintas sin partículas moleculares permiten una formabilidad y estiramiento extremos
Las tintas sin partículas moleculares pueden ofrecer una formabilidad y elasticidad extremas, lo que permite el diseño y la producción de piezas electrónicas moldeadas en 3D y/o en molde con curvaturas extremas y formas complejas.
Arnold Kell y Julie Ferrigno mostraron algunas propiedades únicas de estas tintas -junto con posibilidades únicas de IME- en una conferencia de TechBlick en mayo de 2021. Algunas de las propiedades únicas son:
Sinterización UV: en la siguiente diapositiva se puede ver cómo las tintas moleculares transparentes pueden sinterizarse por UV (x5 veces más rápido que el curado térmico). Al principio, las tintas transparentes absorben muy poca luz UV. Sin embargo, a medida que las partículas de Ag comienzan a percipitar, la absorción aumenta. A su vez, la mayor absorción aumenta la temperatura, lo que acelera la sinterización y da lugar a una mayor absorción de los rayos UV. Este proceso continúa hasta que la tinta está totalmente sinterizada y entonces se detiene por sí misma porque entonces las partículas reflejan la luz como un espejo.
Sinterización parcial compatible con InMold Electronics: como parte del proceso IME, se requiere un paso de termoformado. En este paso, la temperatura del sustrato se eleva de forma controlada para ablandar el material, lo que permite su formación en 3D. En el esquema propuesto, las tintas moleculares impresas se curan primero sólo parcialmente con luz UV. A continuación, la sinterización completa tiene lugar in situ por la elevada temperatura del proceso de termoformado 3D. Se trata de un enfoque interesante porque permite un curado más rápido y también la sinterización de tintas moleculares en sustratos de baja temperatura, como el PC.
Formabilidad extrema: La tercera diapositiva muestra la comparación de estas tintas moleculares con otras tintas estándar. Muestra que estas tintas pueden estirarse hasta un 50% con un cambio comparativamente pequeño en la resistencia. Esto puede deberse a que estas líneas impresas son muy finas y, por lo tanto, son capaces de seguir los contornos del sustrato estirado mucho mejor que una tinta/pasta más gruesa llena de partículas.
Formas únicas: Las formas que permite la IME suelen estar limitadas por la conformabilidad de las tintas. Estas tintas pueden liberar al diseñador de tal limitación, permitiendo el diseño y la producción de formas complejas con curvaturas extremas. Aquí, un ejemplo premiado es mostrado por Julie, mostrando curvas pronunciadas (ver la perilla controlada)
¿Fósforos o QDs para la conversión de color en LCD y microLED? ¿Cuál ganará?
Este es un espacio tecnológico interesante y en evolución que hay que observar. James E. Murphy y otros, de GE Research, han desarrollado los mejores fósforos rojos y verdes de banda estrecha, y ahora están evolucionando la tecnología hacia los microLED y la integración en el chip.
El fósforo rojo KSF es un excelente convertidor de color de banda estrecha para pantallas con una amplia gama de colores. Emite 5 picos, cada uno de los cuales presenta un FWHM ultraestrecho de 5 nm. El pico principal se centra en 631 nm. Es un material estable en condiciones de alto flujo luminoso y alta temperatura. De hecho, puede integrarse en el chip como sustituto directo de los fósforos amarillos existentes. Es un gran éxito comercial, con más de 19 licenciatarios y más de 40.000 millones (y creciendo) de LEDs con KFS vendidos en todo el mundo en la industria de las pantallas.
Como muestra la siguiente diapositiva, presentada en TechBlick en julio de 2021, la tecnología KFS está evolucionando. Al principio, en 2014, el tamaño medio de las partículas era de 25-30um. Ahora ha bajado a 3-9um y está evolucionando hacia partículas de tamaño submicrónico e incluso nano, lo que permite la integración directa con los microLED de hoy y de mañana. Se trata de una tendencia tecnológica importante, ya que lleva la competencia entre los QD y los fósforos incluso al espacio de los microLED (anteriormente, los QD eran los únicos en la ciudad debido a su pequeño tamaño).
Además, el KSF de GE puede formularse ahora en tintas estables en el aire basadas en fósforos sin encapsulantes, adecuadas para la impresión por chorro de tinta sin que se obstruyan las boquillas. Esto significa que incluso se puede imprimir como un convertidor de color encima de los microLED, en particular permitiendo utilizar microLEDs azules eficientes para crear el color rojo y/o transferir sólo un color azul de microLED.
James E. Murphy ofrece también una interesante comparación entre los QDs InP sin Cd y los KSF para los microLED. Sostiene que en películas muy finas (<10um), los QD son más eficientes. Sin embargo, a medida que la capa se va engrosando, quizás para evitar la fuga de color azul, los efectos de autoabosrción pueden entrar en acción, reduciendo la EQE. Por lo tanto, se argumenta que el KSF gana claramente con un grosor superior a 20um, dado que no tiene autoabsorción.
Por último, la falta de fósforos verdes de banda ultraestrecha deja el espacio libre a los QD. En particular, las QD verdes de perovskita son muy fuertes en este campo. Sin embargo, GE está avanzando en el desarrollo de sus fósforos VERDES de banda estrecha. Como se muestra a continuación, estos materiales permiten un 100% de DCI-P3. El rendimiento es comparable al de Beta Sialon, pero sin cruce con un emisor rojo KSF. Además, ofrece un 100% de estabilidad HTHH, lo que permite una integración directa en el chip. Por último, parece que los niveles de QE se acercan al 90%. Por supuesto, al igual que el KFS, tiene un tiempo de decaimiento PL lento del orden de 90-450um (el QD es ns).
Para obtener más información sobre los QD y los microLED, participe en el evento de TechBlick del 30 de noviembre al 1 de diciembre:
www.TechBlick.com/microLEDs
¿LEDs de GaN cultivados por R2R y quizás incluso transistores HEMT de GaN/AlGaN en láminas metálicas en lugar de costosos sustratos de zafiro de pequeña superficie?
Esto podría ser un avance tecnológico que llevaría la robusta y eficiente tecnología LED inorgánica a grandes áreas. En el caso de las pantallas microLED, podría suponer una integración monolítica que permitiera fabricar pantallas de gran tamaño para móviles sin necesidad de pasar por la oblea.
Como se muestra a continuación, iBeam Materials está desarrollando esta tecnología. Primero planifica una lámina metálica rugosa y luego utiliza un haz de iones para formar una capa de nm de grosor con granos alineados. Esta "plantilla" actúa entonces como sustrato de crecimiento en lugar de, por ejemplo, una oblea de zafiro.
Como se ve a continuación, esta tecnología ya se ha utilizado para demostrar un LED de GaN funcional, así como un HEMT de GaN/AlGaN. En julio de 2021 (cuando se presentaron los resultados en TechBlick) el PL era de hasta el 70% de los LED normales. Sin embargo, una comparación directa aún no es justa, ya que el enfoque estándar se beneficia de décadas y décadas de conocimientos técnicos y experiencia de producción acumulados.
En la actualidad, los LED todavía no se fabrican de forma R2R, aunque la "plantilla" puede fabricarse de forma R2R en un sustrato de 20" de ancho. El siguiente paso de desarrollo consistirá en demostrar un crecimiento de GaN MOCVD R2R. La producción R2R de la plantilla no es el cuello de botella, sino el crecimiento de un LED de GaN grueso (5um más o menos)..
Por último, Vladimir Matias sostiene que esta tecnología tiene el potencial de reducir el coste de producción en un factor x25. A continuación se muestra un análisis detallado de los costes, que demuestra los hitos técnicos que deben alcanzarse para hacer posible esta hoja de ruta de costes.
Para obtener más información sobre esta charla y sobre microLED, únase al primer evento especializado en microLED de TechBlick: www.TechBlick.com/microLEDs
¿Tintas sin partículas para el apantallamiento EMI conformado?
El apantallamiento conformado contra la EMI es una megatendencia que va camino de convertirse en omnipresente en la electrónica. El proceso actual se basa en la pulverización de una estructura tricapa formada por SUS (acero inoxidable)-Cu-SUS (la pila total suele ser de 3-6um) sobre el EMC (compuesto de moldeo epoxi) del paquete. Hikaru Uno, de Merck, y Melbs LeMieux, de Electroninks Incorporated, muestran una alternativa basada en el recubrimiento por pulverización sin vacío de tintas de Ag sin partículas. En estas diapositivas se puede ver el análisis de rendimiento y el análisis/proyecciones de costes detallados.
La técnica actual (sputtering) está bien establecida y cuenta con muchas referencias en el mercado, como Apple y Samsung. Sin embargo, se trata de un proceso de vacío que requiere importantes inversiones de capital con una gran huella de producción. La tasa de deposición por pulverización catódica también será baja dada la calidad de la película requerida. El sputtering es deficiente en la cobertura de las paredes laterales y las zanjas profundas, lo que da lugar a grandes variaciones de grosor entre las paredes superiores y las laterales.
La pulverización del blindaje contra la EMI puede resolver algunos problemas: se trata de un proceso sin vacío con un bajo coste de capital y un alto rendimiento de unidades por hora (UPH) y puede ofrecer una cobertura uniforme de las paredes laterales y superiores. La pulverización puede utilizarse con nanopartículas de Ag o Cu.
Sin embargo, ambas técnicas de nanopartículas adolecen de materiales caros, de la posibilidad de que se obstruyan las boquillas y, por tanto, de que se produzcan paradas de producción, e incluso de que se requieran recubrimientos relativamente gruesos.
Para superar estas deficiencias, se pueden pulverizar tintas de plata sin partículas.
I¿Es efectiva esta técnica? Las siguientes diapositivas muestran un apantallamiento efectivo hasta 40GHz con revestimientos de 1,2 y 3um. Esto parece cumplir los requisitos.
¿Es fiable? En las diapositivas siguientes se pueden ver datos de fiabilidad que muestran que no hay cambios medidos en la resistencia de la lámina del paquete revestido cuando se somete a una duración prolongada de condiciones duras
¿Es rentable? El pulverizado tiene un alto coste de capex, así como unos costes de mano de obra relativamente altos. Sin embargo, la pulverización tiene unos costes de consumo de material más elevados. Las siguientes diapositivas muestran que la pulverización puede ser un método muy competitivo en cuanto a costes.
¿Ya es comercial? Todavía está en fase de muestreo. El principal obstáculo es el poder siempre subestimado de los operadores tradicionales y las inversiones de capital ya realizadas en las líneas de pulverización.
En el proceso, como se muestra a continuación, el envase se pretrata primero con plasma. A continuación, se pulveriza la tinta sin partículas mientras los envases en el plato se mantienen a 160-200C. La elevada temperatura provoca una rápida formación de partículas durante la pulverización. Finalmente, tras la pulverización, las tintas se curan durante 20 minutos a 140-160C. La temperatura de curado es relativamente baja en comparación con otras tintas sin partículas del mercado.
Con la primera referencia de éxito en el mercado que utiliza la pulverización, se abrirán las puertas del mercado, elevando todas las técnicas basadas en la tinta y haciendo que esto forme parte de la industria de envases electrónicos de rápido crecimiento
¿Dispositivos médicos estirables a base de silicona con rellenos de AgCl?
En general, las pastas conductoras a base de láminas de silicona son escasas y las versiones con cargas de AgCl -necesarias para muchas aplicaciones médicas de los wearables- son aún más raras. David Dewey, de FUJIKURA KASEI Co Ltd, presentó esta pasta por primera vez en junio en TechBlick. Las pastas pueden ofrecer 1-10 E-4 ohm/sqr cuando se curan a 150C durante 30 minutos aproximadamente sobre sustratos como el PET o la lámina de silicona. Estas tintas son compatibles con otras de base de silicona (aislante, adhesiva, etc.) de la cartera de Fujikura, lo que permite imprimir complejos dispositivos médicos portátiles multicapa en sustratos elásticos como la silicona.
Para más información, visite www.TechBlick.com o únase al sector en Eindhoven los días 12 y 13 de octubre de 2022
Impulsar la serigrafía por debajo de los anchos de línea de 20um
El progreso de la serigrafía hacia la impresión de líneas finas ha sido increíble, pasando de las características de 100 µm antes de 2010 a las de 70 µm en 2015, a las de 40 µm en 2018 y ahora empujando -en desarrollo- hacia las de 20 µm y menos. Paralelamente, el grosor húmedo de la línea impresa ha bajado de 12um más o menos en 2018 a ahora solo 4um.
En las siguientes diapositivas, Jeffrey Campbell de Sefar Inc. compartió ejemplos de pantallas para la impresión de líneas finas y mostró características impresas finas (<20um). Estas diapositivas fueron presentadas en TechBlick en marzo de 2022.
Los avances en todos los elementos de la tecnología de fabricación de pantallas han sido cruciales para impulsar este desarrollo. En su presentación en TechBlick, Jeff también explicó los pasos tecnológicos clave necesarios para permitir y mantener esta tendencia. Entre ellos se encuentran
malla fina: es imprescindible, ya que una malla más fina permite aperturas más altas y líneas más finas incluso con un número de mallas elevado. Esto se muestra a continuación. En esta diapositiva se pueden ver ejemplos de características impresas utilizando mallas de acero inoxidable de 11um de Asada Mesh. Estrechar el diámetro de la malla puede parecer fácil, ¡pero rebajar cada micra de metro requiere tres años de intenso desarrollo!
calendarig de la malla: el aplanamiento de la malla con rodillos mejora la resistencia a la tracción de la malla y proporciona estabilidad dimensional. Esto permite un mejor control y consistencia entre impresiones, incluso en la impresión de rasgos finos.
aplanado de la emulsión: Reduce la rugosidad de la superficie de la malla y crea un pasillo más consistente para el recorrido de la pasta. Además, mejora la definición de los bordes de la impresión final
En las siguientes diapositivas se pueden ver muchos ejemplos de varias pantallas (malla + emulsión + tratamiento adicional como el calandrado) adecuadas para la impresión de líneas finas (20um o menos). [This is automatically translated from English]
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