eng
Выпуск #7/2013
А.Ефремов, А.Нисан
Задельные технологии. Развитие печатной электроники
Задельные технологии. Развитие печатной электроники
Просмотры: 3108
Разработка отечественных задельных (создающих научно-технический задел, основу) технологий производства радиоэлектронной аппаратуры, которые будут определять технический уровень конечных изделий в краткосрочной (три–пять лет) и среднесрочной (5–10 лет) перспективе, не только важна, но и необходима. В статье рассматриваются возможности печатной электроники – одной из быстроразвивающихся задельных технологий.
Печатная электроника – одна из быстроразвивающихся задельных технологий (рис.1, 2). Хотя уже и сейчас методами печатной электроники создаются перспективные образцы изделий, массовое внедрение этой технологии в промышленность ожидается через 5–7 лет. Будет ли Россия к этому готова?
К задельным технологиям предъявляются следующие требования:
наличие существенных преимуществ перед классическими технологиями;
универсальность, т.е. возможность изготовления широкого спектра изделий;
наличие рынков сбыта продукции.
Рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих возможности печатной электроники как задельной технологии. Конечные продукты, рассмотренные в этих примерах, уже начинают серийно выпускаться, либо планируется их выпуск в ближайшее время.
Интеграция печатной электроники с корпусными изделиями
Технологии печатной электроники разрабатываются не только как самостоятельное направление. Активно развивается технология гибридных изделий, когда гибкие элементы печатной электроники интегрируются с жестким пластиковым основанием или корпусом. Например, электрические межсо-
единения, выключатели, резистивные и другие элементы методами печатных технологий создаются непосредственно на корпусах. Гибридные технологии уже активно внедряются в промышленность, и как пример рассмотрим технологию изготовления потолочной панели для автомобилей Ford. Схема одного из процессов создания гибридного изделия представлена на рис.3. Для формирования электрической схемы и кнопочных выключателей на пленке печатаются проводящие и ди-
электрические слои, а для придания изделию необходимого внешнего вида – декоративные слои. После этого пленка формуется, причем рисунок может увеличиваться по длине в пять раз без нарушения целостности. Затем пленка помещается в литьевую форму, и производится отливка пластмассового корпуса.
Преимущества, которые обеспечивает интеграция печатной электроники с корпусными изделиями (рис.4):
печать всех элементов с внутренней стороны;
увеличение надежности: отказ от использования механических переключателей, уменьшение числа соединений;
уменьшение стоимости;
простор для конструирования: возможность использования поверхностей сложной формы;
уменьшение массы и размеров изделия: в рассматриваемом примере (см. рис.4) высота изделия уменьшена более чем в 10 раз.
Печатная память и ее применение
Еще одним из наиболее убедительных примеров коммерциализации печатной электроники служит печатная память (рис.5) и изделия на ее основе. Например, этикетки для защиты от подделок, содержащие информацию, на основании которой делается заключение о подлинности товара (рис.6), или "умная" упаковка, отслеживающая температуру во время хранения и транспортировки скоропортящихся товаров (рис.7). Востребованность сложноподделываемых и недорогих этикеткок для защиты бренда во многом обусловлена тем, что, по оценкам экспертов, ежегодные суммарные потери компаний из-за подделок составляют 600 млрд. долл.
Компанией Thinfilm, ведущим разработчиком технологии печатной памяти, только за последние 10 месяцев было заключено четыре крупных договора на поставку большого объема изделий на основе памяти, включая игровые карточки, этикетки для защиты бренда, устройства идентификации (табл.1 и 2).
Печатная электроника в медицине
Технологии печатной электроники могут применяться в медицине для массового производства одноразовых средств диагностики. Например, тестовые полоски глюкометров, которыми пользуются больные сахарным диабетом для самостоятельного измерения уровня глюкозы в крови, могут изготавливаться по технологии трафаретной печати (рис.8).
Более того, в июне 2013 года на выставке органической и печатной электроники LOPE-C 2013 был представлен экспонат европейского проекта SIMS (разработка миниатюрных автономных систем диагностики) – прототип тестовой карточки для определения уровня холестерина в крови (рис.9). Тестовая карточка состоит из датчика холестерина, на который помещается образец крови, гибкой органической схемы для обработки сигнала с датчика и управления экраном, электрохромного экрана, батарейки. Элементы формировались методами печати: экран и батарейка – трафаретной, датчик – трафаретной и струйной; исключение составила органическая схема, которая была изготовлена фотолитографией.
Технологии печатной электроники также используются для создания упаковки для таблеток (рис.10), которая фиксирует время, когда таблетка извлекается из упаковки (работы в этой области ведутся Хольст-центром совместно с компанией Qolpac). Демонстрируются прототипы упаковки, которые не только отслеживают время принятия таблеток, но и сами напоминают об очередном приеме. Необходимость в таких упаковках вызвана тем, что примерно у 50% пациентов время приема препаратов не соответствует назначениям врача, что сказывается на эффективности лечения.
* * *
Исследования в области печатной электроники ведутся и в России, пока в ограниченном объеме. Например, разрабатываются токопроводящие, диэлектрические, светоизлучающие и другие чернила и пасты, проводятся работы по нанесению функциональных материалов методами печати на различные основания, разрабатываются технологии изготовления солнечных элементов и дисплеев. Для того чтобы Россия была готова к внедрению технологий печатной электроники, эти исследования должны существенно расширяться, ориентироваться на конечные применения и проводиться в сотрудничестве с ведущими мировыми исследовательскими центрами. ●
К задельным технологиям предъявляются следующие требования:
наличие существенных преимуществ перед классическими технологиями;
универсальность, т.е. возможность изготовления широкого спектра изделий;
наличие рынков сбыта продукции.
Рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих возможности печатной электроники как задельной технологии. Конечные продукты, рассмотренные в этих примерах, уже начинают серийно выпускаться, либо планируется их выпуск в ближайшее время.
Интеграция печатной электроники с корпусными изделиями
Технологии печатной электроники разрабатываются не только как самостоятельное направление. Активно развивается технология гибридных изделий, когда гибкие элементы печатной электроники интегрируются с жестким пластиковым основанием или корпусом. Например, электрические межсо-
единения, выключатели, резистивные и другие элементы методами печатных технологий создаются непосредственно на корпусах. Гибридные технологии уже активно внедряются в промышленность, и как пример рассмотрим технологию изготовления потолочной панели для автомобилей Ford. Схема одного из процессов создания гибридного изделия представлена на рис.3. Для формирования электрической схемы и кнопочных выключателей на пленке печатаются проводящие и ди-
электрические слои, а для придания изделию необходимого внешнего вида – декоративные слои. После этого пленка формуется, причем рисунок может увеличиваться по длине в пять раз без нарушения целостности. Затем пленка помещается в литьевую форму, и производится отливка пластмассового корпуса.
Преимущества, которые обеспечивает интеграция печатной электроники с корпусными изделиями (рис.4):
печать всех элементов с внутренней стороны;
увеличение надежности: отказ от использования механических переключателей, уменьшение числа соединений;
уменьшение стоимости;
простор для конструирования: возможность использования поверхностей сложной формы;
уменьшение массы и размеров изделия: в рассматриваемом примере (см. рис.4) высота изделия уменьшена более чем в 10 раз.
Печатная память и ее применение
Еще одним из наиболее убедительных примеров коммерциализации печатной электроники служит печатная память (рис.5) и изделия на ее основе. Например, этикетки для защиты от подделок, содержащие информацию, на основании которой делается заключение о подлинности товара (рис.6), или "умная" упаковка, отслеживающая температуру во время хранения и транспортировки скоропортящихся товаров (рис.7). Востребованность сложноподделываемых и недорогих этикеткок для защиты бренда во многом обусловлена тем, что, по оценкам экспертов, ежегодные суммарные потери компаний из-за подделок составляют 600 млрд. долл.
Компанией Thinfilm, ведущим разработчиком технологии печатной памяти, только за последние 10 месяцев было заключено четыре крупных договора на поставку большого объема изделий на основе памяти, включая игровые карточки, этикетки для защиты бренда, устройства идентификации (табл.1 и 2).
Печатная электроника в медицине
Технологии печатной электроники могут применяться в медицине для массового производства одноразовых средств диагностики. Например, тестовые полоски глюкометров, которыми пользуются больные сахарным диабетом для самостоятельного измерения уровня глюкозы в крови, могут изготавливаться по технологии трафаретной печати (рис.8).
Более того, в июне 2013 года на выставке органической и печатной электроники LOPE-C 2013 был представлен экспонат европейского проекта SIMS (разработка миниатюрных автономных систем диагностики) – прототип тестовой карточки для определения уровня холестерина в крови (рис.9). Тестовая карточка состоит из датчика холестерина, на который помещается образец крови, гибкой органической схемы для обработки сигнала с датчика и управления экраном, электрохромного экрана, батарейки. Элементы формировались методами печати: экран и батарейка – трафаретной, датчик – трафаретной и струйной; исключение составила органическая схема, которая была изготовлена фотолитографией.
Технологии печатной электроники также используются для создания упаковки для таблеток (рис.10), которая фиксирует время, когда таблетка извлекается из упаковки (работы в этой области ведутся Хольст-центром совместно с компанией Qolpac). Демонстрируются прототипы упаковки, которые не только отслеживают время принятия таблеток, но и сами напоминают об очередном приеме. Необходимость в таких упаковках вызвана тем, что примерно у 50% пациентов время приема препаратов не соответствует назначениям врача, что сказывается на эффективности лечения.
* * *
Исследования в области печатной электроники ведутся и в России, пока в ограниченном объеме. Например, разрабатываются токопроводящие, диэлектрические, светоизлучающие и другие чернила и пасты, проводятся работы по нанесению функциональных материалов методами печати на различные основания, разрабатываются технологии изготовления солнечных элементов и дисплеев. Для того чтобы Россия была готова к внедрению технологий печатной электроники, эти исследования должны существенно расширяться, ориентироваться на конечные применения и проводиться в сотрудничестве с ведущими мировыми исследовательскими центрами. ●
Отзывы читателей
