मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स

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Not to be confused with Printed circuit board.
कागज पर इलेक्ट्रॉनिक संरचनाओं की गुरुत्वाकर्षण मुद्रण

मुद्रित (प्रिंटेड) इलेक्ट्रॉनिक्स विभिन्न सब्सट्रेट पर विद्युत उपकरण बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले मुद्रण विधियों का एक समूह (सेट) है। मुद्रण सामान्यतः सामग्री पर स्वरूप (पैटर्न) को परिभाषित करने के लिए उपयुक्त सामान्य प्रिंटिंग उपकरण का उपयोग करता है, जैसे कि पटल मुद्रण (स्क्रीन प्रिंटिंग), फ्लेक्सोग्राफी, ग्रेव्योर, शिला मुद्रण (ऑफसेट लिथोग्राफी) और इंकजेट हैं। इलेक्ट्रॉनिक-उद्योग मानकों के अनुसार ये कम लागत वाली प्रक्रियाएं हैं। विद्युतीय रूप से कार्यात्मक इलेक्ट्रॉनिक या प्रकाशीय (ऑप्टिकल) स्याही सब्सट्रेट पर जमा किए जाते हैं, जो सक्रिय या निष्क्रिय उपकरणों का निर्माण करते हैं, जैसे कि पतली फिल्म ट्रांजिस्टर, संधारित्र (कैपेसिटर), कॉइल, प्रतिरोध। कुछ शोधकर्ताओं को अपेक्षा है कि फ्लेक्सिबल डिस्प्ले, स्मार्ट लेबल्स, सजावटी और चलित (एनिमेटेड) पोस्टर, और सक्रिय कपड़ों जैसे अनुप्रयोगों के लिए व्यापक, बहुत कम लागत, कम-प्रदर्शन वाले इलेक्ट्रॉनिक्स को सुविधाजनक बनाने के लिए मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स को उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता नहीं है।[1] मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स अक्सर कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक्स या प्लास्टिक इलेक्ट्रॉनिक्स से संबंधित होती है,[by whom?]जो एक या एक से अधिक स्याही कार्बन-आधारित यौगिकों से बनी होती हैं।[2][need quotation to verify] ये अन्य शर्तें स्याही सामग्री को संदर्भित करती हैं, जिसे समाधान-आधारित, वैक्यूम-आधारित या अन्य प्रक्रियाओं द्वारा जमा किया जा सकता है। मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स, इसके विपरीत प्रक्रिया को निर्दिष्ट करता है और चयनित मुद्रण प्रक्रिया की विशिष्ट आवश्यकताओं के अधीन किसी भी समाधान-आधारित सामग्री का उपयोग कर सकता है। इसमें कार्बनिक अर्धचालक, अकार्बनिक अर्धचालक, धात्विक चालक, नैनोकण और नैनोट्यूब शामिल हैं।

पूरक प्रौद्योगिकियों के रूप में मुद्रित और पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स

मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स की तैयारी के लिए लगभग सभी औद्योगिक मुद्रण विधियाँ कार्यरत हैं। पारंपरिक मुद्रण के समान, मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स स्याही परतों को एक दूसरे के ऊपर लागू करता है।[3] इसलिए मुद्रण विधियों और स्याही सामग्री का सुसंगत विकास क्षेत्र का आवश्यक कार्य हैं।[4] मुद्रण का सबसे महत्वपूर्ण लाभ कम लागत वाली मात्रा निर्माण है।[citation needed] कम लागत अधिक अनुप्रयोगों में उपयोग हेतु सक्षम बनाता है।[5] उदाहरण के लिए, RFID सिस्टम्स, जो व्यापार और परिवहन में संपर्क रहित पहचान को सक्षम करता है। कुछ डोमेन में, जैसे कि लाइट-एमिटिंग डायोड प्रिंटिंग प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करता है।[3] लचीले सब्सट्रेट पर मुद्रण इलेक्ट्रॉनिक्स को घुमावदार सतहों पर रखा जा सकता है। उदाहरण के लिए, वाहन की छतों पर सौर कोशिकाओं को मुद्रित करना। अधिक सामान्य रूप से पारंपरिक अर्धचालक बहुत अधिक प्रदर्शन करके अपनी उच्च लागत को सही ठहराते हैं।

रिज़ॉल्यूशन, पंजीकरण, मोटाई, छेद, सामग्री

पारंपरिक मुद्रण में संरचनाओं की अधिकतम आवश्यक विभेदन (रिज़ॉल्यूशन) मानव आँख द्वारा निर्धारित की जाती है। लगभग 20 µm से छोटे फ़ीचर आकार को मानव आँख द्वारा अलग नहीं किया जा सकता है, फलस्वरूप पारंपरिक मुद्रण प्रक्रियाओं की क्षमताओं से अधिक है।[6] इसके विपरीत, उच्च विभेदन (रिज़ॉल्यूशन) और छोटी संरचनाएं बहुत अधिक इलेक्ट्रॉनिक्स प्रिंटिंग में आवश्यक हैं, क्योंकि वे सीधे सर्किट घनत्व और कार्यक्षमता (विशेष रूप से ट्रांजिस्टर) को प्रभावित करते हैं। इसी तरह की आवश्यकता उस सटीकता के लिए होती है, जिसके साथ परतें एक दूसरे के ऊपर मुद्रित होती हैं (परत से परत पंजीकरण)।

मोटाई, छेद, और सामग्री संगतता ( आर्द्र, आसंजन, घुलनशीलता) का नियंत्रण आवश्यक है, लेकिन पारंपरिक मुद्रण में तभी मायने रखता है जब आंख उन्हें पहचान सके। इसके विपरीत, मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए दृश्य छाप अप्रासंगिक है।[7]

प्रिंटिंग टेक्नोलॉजीज

इलेक्ट्रॉनिक्स के निर्माण के लिए मुद्रण तकनीक का आकर्षण मुख्य रूप से पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स की तुलना में बहुत सरल और लागत प्रभावी तरीके से सूक्ष्म संरचित परतों (और इस तरह पतले-फिल्म उपकरणों) के ढेर तैयार करने की संभावना से होता है।[8] इसके अलावा, नई या बेहतर कार्यात्मकताओं को लागू करने की क्षमता (जैसे यांत्रिक लचीलापन) एक भूमिका निभाती है।उपयोग की जाने वाली मुद्रण विधि का चयन मुद्रित परतों के साथ -साथ मुद्रित सामग्री के गुणों के साथ -साथ अंतिम मुद्रित उत्पादों के आर्थिक और तकनीकी विचारों से संबंधित आवश्यकताओं द्वारा निर्धारित किया जाता है।

मुद्रण प्रौद्योगिकियां शीट-आधारित और रोल-टू-रोल-आधारित दृष्टिकोणों के बीच विभाजित होती हैं।शीट-आधारित इंकजेट और स्क्रीन प्रिंटिंग कम मात्रा, उच्च-सटीक काम के लिए सबसे अच्छा है।ग्रेव्योर, ऑफसेट और फ्लेक्सोग्राफिक प्रिंटिंग उच्च-मात्रा वाले उत्पादन के लिए अधिक सामान्य हैं, जैसे कि सौर कोशिकाएं, प्रति घंटे 10.000 वर्ग मीटर तक पहुंचती हैं)2/एच)।[6][8] While offset and flexographic printing are mainly used for inorganic[9][10] और जैविक[11][12] कंडक्टर (उत्तरार्द्ध भी डायलेक्ट्रिक्स के लिए),[13] ग्रेव्योर प्रिंटिंग विशेष रूप से उच्च परत की गुणवत्ता के कारण ट्रांजिस्टर में कार्बनिक अर्धचालक और सेमीकंडक्टर/डाइलेक्ट्रिक-इंटरफेस जैसी गुणवत्ता-संवेदनशील परतों के लिए उपयुक्त है।[13] If high resolution is needed, gravure is also suitable for inorganic[14] और जैविक[15] कंडक्टर।कार्बनिक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर और एकीकृत सर्किट को बड़े पैमाने पर प्रिंटिंग विधियों के माध्यम से पूरी तरह से तैयार किया जा सकता है।[13]


इंकजेट प्रिंटिंग

इंकजेट लचीले और बहुमुखी हैं, और अपेक्षाकृत कम प्रयास के साथ स्थापित किया जा सकता है।[16] हालांकि, इंकजेट्स लगभग 100 & nbsp के कम थ्रूपुट की पेशकश करते हैं;2/एच और लोअर रिज़ॉल्यूशन (ca. 50 & nbsp; µm)।[6] It is well suited for low-viscosity, soluble materials like organic semiconductors. With high-viscosity materials, like organic dielectrics, and dispersed particles, like inorganic metal inks, difficulties due to nozzle clogging occur. Because ink is deposited via droplets, thickness and dispersion homogeneity is reduced. Using many nozzles simultaneously and pre-structuring the substrate allows improvements in productivity and resolution, respectively. However, in the latter case non-printing methods must be employed for the actual patterning step.[17] इंकजेट प्रिंटिंग कार्बनिक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (OFETs) और कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (OLEDs) में कार्बनिक अर्धचालकों के लिए बेहतर है, लेकिन इस विधि द्वारा पूरी तरह से तैयार OPETS भी प्रदर्शित किया गया है।[18] फ्रंटप्लेन[19] और बैकप्लेन[20] OLED-Displays, एकीकृत सर्किट,[21] कार्बनिक फोटोवोल्टिक कोशिकाएं (ओपीवीसी)[22] और अन्य उपकरणों को इंकजेट के साथ तैयार किया जा सकता है।

स्क्रीन प्रिंटिंग

स्क्रीन प्रिंटिंग इलेक्ट्रिक्स और इलेक्ट्रॉनिक्स को गढ़ने के लिए उपयुक्त है, जो पेस्ट जैसी सामग्री से पैटर्न, मोटी परतों का उत्पादन करने की क्षमता के कारण है।यह विधि अकार्बनिक सामग्री (जैसे सर्किट बोर्ड और एंटेना के लिए) से संचालन लाइनों का उत्पादन कर सकती है, लेकिन साथ ही परतों को इन्सुलेट और पास करने के लिए, जिससे परत की मोटाई उच्च रिज़ॉल्यूशन की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण है।इसका 50 मीटर2/एच थ्रूपुट और 100 & nbsp; ressionm रिज़ॉल्यूशन इंकजेट्स के समान हैं।[6] This versatile and comparatively simple method is used mainly for conductive and dielectric layers,[23][24] लेकिन कार्बनिक अर्धचालक भी, उदा।opvcs के लिए,[25] और यहां तक कि पूर्णताएं भी[19] मुद्रित किया जा सकता है।

एरोसोल जेट प्रिंटिंग

एरोसोल जेट प्रिंटिंग (जिसे मास्कलेस मेसोस्केल सामग्री जमाव या एम 3 डी के रूप में भी जाना जाता है)[26] मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक और सामग्री जमाव प्रौद्योगिकी है।एरोसोल जेट प्रक्रिया एक स्याही के परमाणुकरण के साथ शुरू होती है, अल्ट्रासोनिक या वायवीय साधनों के माध्यम से, व्यास में एक से दो माइक्रोमीटर के क्रम पर बूंदों का उत्पादन करती है।बूंदें तब एक आभासी प्रभावकार के माध्यम से बहती हैं जो बूंदों को धारा से दूर गति से दूर होने वाली बूंदों को विक्षेपित करती है।यह कदम एक तंग बूंदों के आकार के वितरण को बनाए रखने में मदद करता है।बूंदों को गैस स्ट्रीम में प्रवेश किया जाता है और प्रिंट हेड तक पहुंचाया जाता है।यहां, एरोसोल स्ट्रीम के चारों ओर स्वच्छ गैस का एक कुंडलाकार प्रवाह पेश किया जाता है ताकि बूंदों को सामग्री के एक कसकर टकराए हुए बीम में ध्यान केंद्रित किया जा सके।संयुक्त गैस धाराएँ एक अभिसरण नोजल के माध्यम से प्रिंट हेड से बाहर निकलती हैं जो एयरोसोल स्ट्रीम को 10 & nbsp; µm के रूप में छोटे व्यास में संपीड़ित करती है।बूंदों का जेट उच्च वेग (~ 50 मीटर/सेकंड) पर प्रिंट हेड से बाहर निकलता है और सब्सट्रेट पर लगाया जाता है।

विद्युत इंटरकनेक्ट, निष्क्रिय और सक्रिय घटक[27] सब्सट्रेट के सापेक्ष एक मैकेनिकल स्टॉप/स्टार्ट शटर से लैस प्रिंट हेड को स्थानांतरित करके बनाया जाता है।परिणामी पैटर्न में 10 & nbsp से लेकर µm चौड़ा होने की सुविधाएँ हो सकती हैं, जिसमें दसियों नैनोमीटर से लेकर> 10 & nbsp; µm तक की परत मोटाई होती है।[28] एक विस्तृत नोजल प्रिंट हेड मिलीमीटर आकार इलेक्ट्रॉनिक सुविधाओं और सतह कोटिंग अनुप्रयोगों के कुशल पैटर्निंग को सक्षम करता है।सभी मुद्रण वैक्यूम या दबाव कक्षों के उपयोग के बिना होता है।जेट का उच्च निकास वेग प्रिंट हेड और सब्सट्रेट के बीच अपेक्षाकृत बड़े अलगाव को सक्षम करता है, आमतौर पर 2-5 & nbsp; मिमी।बूंदें इस दूरी पर कसकर केंद्रित रहती हैं, जिसके परिणामस्वरूप तीन आयामी सब्सट्रेट पर अनुरूप पैटर्न प्रिंट करने की क्षमता होती है।

उच्च वेग के बावजूद, मुद्रण प्रक्रिया कोमल है;सब्सट्रेट क्षति नहीं होती है और बूंदों से आम तौर पर न्यूनतम छींटाकशी या ओवरस्प्रे होता है।[29] एक बार पैटर्निंग पूरा हो जाने के बाद, मुद्रित स्याही को आमतौर पर अंतिम विद्युत और यांत्रिक गुणों को प्राप्त करने के लिए पोस्ट उपचार की आवश्यकता होती है।पोस्ट-ट्रीटमेंट को प्रिंटिंग प्रक्रिया की तुलना में विशिष्ट स्याही और सब्सट्रेट संयोजन द्वारा अधिक संचालित किया जाता है।सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला को एरोसोल जेट प्रक्रिया के साथ सफलतापूर्वक जमा किया गया है, जिसमें पतला मोटी फिल्म पेस्ट, बहुलक स्याही का संचालन करना शामिल है,[30] थर्मोसेटिंग पॉलिमर जैसे कि यूवी-क्यूरेबल एपॉक्सीज़, और पॉलीयूरेथेन और पॉलीमाइड जैसे विलायक-आधारित पॉलिमर, और बायोलॉजिकल सामग्री।[31] हाल ही में, प्रिंटिंग पेपर को प्रिंटिंग के सब्सट्रेट के रूप में इस्तेमाल करने का प्रस्ताव दिया गया था।अत्यधिक प्रवाहकीय (थोक तांबे के करीब) और उच्च-रिज़ॉल्यूशन के निशान को फोल्डेबल और उपलब्ध ऑफिस प्रिंटिंग पेपर पर मुद्रित किया जा सकता है, जिसमें 80 ° सेल्सियस इलाज तापमान और 40 मिनट का इलाज समय होता है।[32]

वाष्पीकरण मुद्रण

वाष्पीकरण मुद्रण 5 & nbsp; µm के लिए सुविधाओं को प्रिंट करने के लिए सामग्री वाष्पीकरण के साथ उच्च परिशुद्धता स्क्रीन प्रिंटिंग के संयोजन का उपयोग करता है।यह विधि थर्मल, ई-बीम, स्पटर और अन्य पारंपरिक उत्पादन तकनीकों जैसी तकनीकों का उपयोग करती है, जो एक उच्च परिशुद्धता छाया मास्क (या स्टैंसिल) के माध्यम से सामग्री जमा करने के लिए होती है, जो सब्सट्रेट को 1 & nbsp; μm से बेहतर करने के लिए पंजीकृत है।अलग-अलग मास्क डिज़ाइन और/या सामग्री को समायोजित करने से, विश्वसनीय, लागत प्रभावी सर्किट को फोटो-लिथोग्राफी के उपयोग के बिना, additively बनाया जा सकता है।

अन्य तरीके

मुद्रण की समानता के साथ अन्य तरीके, उनमें से माइक्रोकॉन्टैक्ट प्रिंटिंग और नैनो-इम्प्रिंट लिथोग्राफी रुचि के हैं।[33] यहाँ, µm- और एनएम-आकार की परतें, क्रमशः नरम और कठोर रूपों के साथ मुद्रांकित करने के तरीकों से तैयार की जाती हैं। अक्सर वास्तविक संरचनाएं घटाव रूप से तैयार की जाती हैं, उदाहरण के लिए नक़्क़ाशीदार मास्क का जमाव या लिफ्ट-ऑफ प्रक्रिया द्वारा। उदाहरण के लिए, ओएफईटी (OFET) के लिए इलेक्ट्रोड तैयार किए जा सकते हैं।[34][35] छिटपुट रूप से पैड प्रिंटिंग का उपयोग समान तरीके से किया जाता है।[36] कभी-कभी तथाकथित स्थानांतरण विधियाँ, जहां ठोस परतों को एक वाहक से सब्सट्रेट में स्थानांतरित किया जाता है, को मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स माना जाता है।[37] इलेक्ट्रोफोटोग्राफी का उपयोग वर्तमान में मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स में नहीं किया जाता है।

सामग्री

दोनों कार्बनिक और अकार्बनिक सामग्री का उपयोग मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए किया जाता है। समाधान, फैलाव या निलंबन के लिए स्याही सामग्री तरल रूप में उपलब्ध होनी चाहिए।[38] उन्हें चालक (कंडक्टर), अर्धचालक (सेमीकंडक्टर्स), डाइलेक्ट्रिक्स या इंसुलेटर के रूप में कार्य करना चाहिए।सामग्री की लागत अनुप्रयोग के लिए फिट होनी चाहिए।

इलेक्ट्रॉनिक कार्यक्षमता और प्रिंटिबिलिटी सावधानीपूर्वक अनुकूलन को अनिवार्य करते हुए एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप कर सकती है।[7] उदाहरण के लिए, पॉलिमर में एक उच्च आणविक भार चालकता को बढ़ाता है, लेकिन घुलनशीलता को कम करता है। मुद्रण के लिए, चिपचिपाहट, सतह तनाव और ठोस सामग्री को कसकर नियंत्रित किया जाना चाहिए। क्रॉस-लेयर इंटरैक्शन जैसे गीलापन, आसंजन, और घुलनशीलता के साथ-साथ पोस्ट-डिपोजिशन सुखाने की प्रक्रियाएं परिणाम को प्रभावित करती हैं। पारंपरिक मुद्रण स्याही में अक्सर उपयोग किए जाने वाले योजक अनुपलब्ध होते हैं, क्योंकि वे अक्सर इलेक्ट्रॉनिक कार्यक्षमता को असफल कर देते हैं।

भौतिक गुण बड़े पैमाने पर मुद्रित और परम्परागत इलेक्ट्रॉनिक्स के बीच के अंतर को निर्धारित करते हैं। मुद्रण योग्य सामग्री मुद्रण क्षमता के अलावा निर्णायक लाभ प्रदान करती है, जैसे यांत्रिक लचीलापन और रासायनिक संशोधन द्वारा कार्यात्मक समायोजन (जैसे OLEDs में हल्का रंग).[39]

मुद्रित चालक (कंडक्टर) कम चालकता और चार्ज वाहक गतिशीलता प्रदान करते हैं।[40]

कुछ अपवादों के साथ, अकार्बनिक स्याही सामग्री धातु या अर्धचालक सूक्ष्म और नैनो-कणों के फैलाव हैं। उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक नैनोकणों में सिलिकॉन और ऑक्साइड अर्धचालक शामिल हैं।[41][42] सिलिकॉन को एक कार्बनिक अग्रदूत के रूप में भी मुद्रित किया जाता है जिसे बाद में पायरोलिसिस द्वारा परिवर्तित किया जाता है और क्रिस्टलीय सिलिकॉन में एनीलिंग किया जाता है।

मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स में PMOS लेकिन CMOS संभव नहीं है।[43]


कार्बनिक पदार्थ

कार्बनिक मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स, विशेष रूप से कार्बनिक और बहुलक रसायन विज्ञान से मुद्रण, इलेक्ट्रॉनिक्स, रसायन विज्ञान और सामग्री विज्ञान से ज्ञान और विकास को एकीकृत करता है। संरचना, संचालन और कार्यात्मकता के मामले में कार्बनिक पदार्थ आंशिक रूप से पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स से भिन्न होते हैं जो उपकरण और सर्किट डिजाइन और अनुकूलन के साथ-साथ निर्माण विधि को प्रभावित करते हैं।[44][45]

संयुग्मित पॉलिमर की खोज[40] और घुलनशील सामग्रियों में उनके विकास ने पहली कार्बनिक स्याही सामग्री प्रदान की है। पॉलिमर के इस वर्ग से सामग्री विभिन्न प्रकार से संचालन, अर्धचालक, इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट, फोटोवोल्टिक और अन्य गुणों के पास होती है। अन्य पॉलिमर का उपयोग ज्यादातर इंसुलेटर और डायलेक्ट्रिक्स के रूप में किया जाता है।

अधिकांश कार्बनिक पदार्थों में, इलेक्ट्रॉन परिवहन पर छिद्र परिवहन का पक्ष लिया जाता है।[46] हाल के अध्ययनों से संकेत मिलता है कि यह कार्बनिक अर्धचालक / अचालक इंटरफेस की एक विशिष्ट विशेषता है, जो ओएफईटी में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं।[47] इसलिए, पी-प्रकार के उपकरणों का एन-प्रकार के उपकरणों पर प्रभुत्व होना चाहिए। स्थायित्व (विस्तार का प्रतिरोध) और जीवनकाल परम्परागत सामग्रियों से कम है।[43]

कार्बनिक अर्धचालक में प्रवाहकीय पॉलिमर पॉली (3,4-एथिलीन डाइऑक्सिटियोफीन) शामिल हैं, जो पॉली (स्टाइरीन सल्फोनेट), (पेडोट-पीएसएस) और पाली (एनिलिन) (पीएआई) के साथ डोपेड हैं। दोनों पॉलिमर व्यावसायिक रूप से विभिन्न फॉर्मूलेशन में उपलब्ध हैं और क्रमशः इंकजेट, स्क्रीन और ऑफ़सेट प्रिंटिंग या स्क्रीन फ्लेक्सो और ग्रेव्योर प्रिंटिंग का उपयोग करके मुद्रित किए गए हैं।[48][23][11][23] [12] [15]

पॉलिमर सेमीकंडक्टर्स को इंकजेट प्रिंटिंग का उपयोग करके संसाधित किया जाता है, जैसे पॉली (थियोपेन) जैसे पॉली (3-हेक्सिलथियोफीन) (P3HT) [50] और पॉली (9,9-डायऑक्टाइलफ्लोरीन को-बिथियोफेन) (F8T2)।[49][50] बाद की सामग्री को भी गुरुत्वाकर्षण मुद्रित किया गया है।[13] विभिन्न इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट पॉलिमर का उपयोग इंकजेट प्रिंटिंग के साथ-साथ फोटोवोल्टिक के लिए सक्रिय सामग्री (जैसे फुलरीन डेरिवेटिव के साथ P3HT के मिश्रण) के लिए किया जाता है, जिसे स्क्रीन प्रिंटिंग का उपयोग करके भी जमा किया जा सकता है (जैसे पॉली के मिश्रण (फुलरीन डेरिवेटिव के साथ फेनिलीन विनीलीन)।[17][51][25]

प्रिंट करने योग्य कार्बनिक और अकार्बनिक इंसुलेटर और डाइलेक्ट्रिक्स मौजूद हैं, जिन्हें विभिन्न मुद्रण विधियों के साथ संसाधित किया जा सकता है।[52]

अकार्बनिक सामग्री

अकार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक्स अत्यधिक व्यवस्थित परतें और अंतराफलक (इंटरफेस) प्रदान करता है। जो कार्बनिक और बहुलक सामग्री प्रदान नहीं कर सकते हैं।

फ्लेक्सो ऑफ़सेट और इंकजेट के साथ चांदी (सिल्वर) नैनोकणों का उपयोग किया जाता है।[10][53][54] सोने के कणों का उपयोग इंकजेट के साथ किया जाता है।[55]

एसी इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट (ईएल) मल्टी-कलर डिस्प्ले कई दसियों वर्ग मीटर को कवर कर सकता है या वॉच फेस और इंस्ट्रूमेंट डिस्प्ले में शामिल किया जा सकता है। वे एक प्लास्टिक फिल्म सब्सट्रेट पर एक तांबा डोपेड फॉस्फोर सहित छह से आठ मुद्रित अकार्बनिक परतों को शामिल करते है।[56]

सीआईजीएस कोशिकाओं को सीधे मोलिब्डेनम लेपित ग्लास शीट पर मुद्रित किया जा सकता है।

एक मुद्रित गैलियम आर्सेनाइड जर्मेनियम सौर सेल ने 40.7% रूपांतरण दक्षता का प्रदर्शन किया, जो कि क्रिस्टलीय सिलिकॉन के सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन के करीब पहुंचने वाले सर्वोत्तम कार्बनिक कोशिकाओं की तुलना में आठ गुना अधिक है।[56]

कार्यद्रव्य (सब्सट्रेट)

मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स लचीले (फ्लेक्सिबल) सब्सट्रेट के उपयोग की अनुमति देता है, जो उत्पादन लागत को कम करता है और यंत्रवत् लचीले सर्किट के निर्माण की अनुमति देता है। जबकि इंकजेट और स्क्रीन प्रिंटिंग आम तौर पर कांच और सिलिकॉन जैसे कठोर कार्यद्रव्य (सब्सट्रेट) को छापते हैं। बड़े पैमाने पर मुद्रण (प्रिंटिंग) के तरीके लगभग विशेष रूप से लचीले (फ्लेक्सिबल) प्लास्टिक और कागज का उपयोग करते हैं। पॉली (एथिलीन टेरेफ्थेलेट) फॉइल (पीईटी) एक सामान्य विकल्प है, इसकी कम लागत और मध्यम उच्च तापमान स्थिरता के कारण।[57] पाली (एथिलीन नेफथलेट) - (पेन) और पॉली (एमाइड) - फॉइल (पीआई) उच्च प्रदर्शन, उच्च लागत विकल्प हैं। पेपर की कम लागत और कई गुना एप्लिकेशन इसे एक आकर्षक सब्सट्रेट बनाते हैं। हालांकि, इसकी उच्च खुरदरापन और उच्च आद्रशीलता ने पारंपरिक रूप से इसे इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए समस्याग्रस्त बना दिया है।यह एक सक्रिय अनुसंधान क्षेत्र है।[58] हालांकि, प्रिंट-संगत धातु जमाव तकनीकों का प्रदर्शन किया गया है। जो कागज के किसी न किसी 3डी सतह ज्यामिति के अनुकूल है।[59] अन्य महत्वपूर्ण सबस्ट्रेट मानदंड कम खुरदरापन और उपयुक्त गीला-क्षमता है, जिसे कोटिंग या कोरोना डिस्चार्ज के उपयोग से पूर्व-उपचार के लिए ट्यून किया जा सकता है। पारंपरिक मुद्रण के विपरीत, उच्च शोषकता सामान्य तौर पर नुकसानदेह होती है।

इतिहास

अल्बर्ट हैनसन, जन्म से एक जर्मन, को मुद्रित (प्रिंटेड) इलेक्ट्रॉनिक्स की अवधारणा को पेश करने का श्रेय दिया जाता है। 1903 में उन्होंने "मुद्रित तारों" के लिए एक पेटेंट भर दिया, और इस तरह मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स का जन्म हुआ।[60] हैनसन ने कटिंग या स्टैम्पिंग के माध्यम से तांबे की पन्नी पर एक मुद्रित सर्किट बोर्ड पैटर्न बनाने का प्रस्ताव दिया। खींचे गए तत्वों को इस मामले में पैराफिनेड पेपर में डाइइलेक्ट्रिक से चिपकाया गया था।[61] पहला मुद्रित सर्किट 1936 में पॉल आइस्लर द्वारा निर्मित किया गया था और उस प्रक्रिया का उपयोग द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा बड़े पैमाने पर रेडियो के उत्पादन के लिए किया गया था। 1948 में अमेरिका में व्यावसायिक उपयोग के लिए मुद्रित सर्किट तकनीक जारी की गई थी (प्रिंटेड सर्किट हैंडबुक, 1995)। अपनी स्थापना के बाद से आधी सदी में मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) के उत्पादन से झिल्ली स्विच के रोजमर्रा के उपयोग के माध्यम से आज की आरएफआईडी फोटोवोल्टिक और इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट प्रौद्योगिकियों के लिए विकसित हुए हैं।[62] आज एक आधुनिक अमेरिकी परिवार के चारों ओर देखना और उन उपकरणों को नहीं देखना लगभग असंभव है जो या तो मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक घटकों का उपयोग करते हैं या जो मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक तकनीकों का प्रत्यक्ष परिणाम हैं। घरेलू उपयोग के लिए मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स का व्यापक उत्पादन 1960 के दशक में शुरू हुआ जब मुद्रित सर्किट बोर्ड सभी उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स की नींव बन गया।। तब से मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स कई नए वाणिज्यिक उत्पादों में एक आधारशिला बन गए हैं।[63]

हाल के इतिहास में सबसे बड़ी प्रवृत्ति, जब मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स की बात आती है तो सौर कोशिकाओं में उनका व्यापक उपयोग होता है। 2011 में, MIT के शोधकर्ताओं ने सामान्य कागज पर इंकजेट प्रिंटिंग द्वारा एक लचीला सौर सेल बनाया।[64] 2018 में, राइस यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने कार्बनिक सौर कोशिकाओं को विकसित किया, जिन्हें सतहों पर चित्रित या मुद्रित किया जा सकता है। इन सौर कोशिकाओं को पंद्रह प्रतिशत दक्षता पर अधिकतम दिखाया गया है।[65] कोनार्क टेक्नोलॉजीज, जो अब अमेरिका में एक दोषपूर्ण कंपनी है, इंकजेट सौर कोशिकाओं के उत्पादन में अग्रणी कंपनी थी। आज विविध संख्या में पचास से अधिक कंपनियां हैं जो मुद्रित सौर कोशिकाओं का उत्पादन कर रही हैं।

जबकि मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स जो 1960 के दशक से आसपास रहे हैं, उनके कुल राजस्व में एक बड़ा उछाल होने की भविष्यवाणी की गई है।[when?] 2011 तक, कुल मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक राजस्व $ 12.385 (बिलियन) होने की सूचना दी गई थी।[66] IDTechex की एक रिपोर्ट PE बाजार भविष्यवाणी करती है कि 2027 में $ 330 (बिलियन) तक पहुंच जाएगी।[67] राजस्व में इस वृद्धि का एक बड़ा कारण सेलफोन में मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक को शामिल करने के कारण है। नोकिया उन कंपनियों में से एक थी, जिन्होंने मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके "मॉर्फ" फोन बनाने के विचार का जिम्मा उठाया था। तब से, Apple ने इस तकनीक को अपने iPhone XS, XS MAX और XR डिवाइसों में लागू किया है।[68] मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग एक सेलफोन के निम्नलिखित सभी घटकों को बनाने के लिए किया जा सकता है। 3 डी मुख्य एंटीना, जीपीएस एंटीना, एनर्जी स्टोरेज, 3 डी इंटरकनेक्शन, मल्टी-लेयर पीसीबी, एज सर्किट, इटो जंपर्स, हर्मेटिक सील, एलईडी पैकेजिंग और स्पर्श प्रतिक्रिया।

क्रांतिकारी खोजों और फायदों के साथ कई बड़ी कंपनियों ने मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक कंपनियों की इस तकनीक में हाल ही में निवेश किया है। 2007 में, सोलिगी इंक और थिनफिल्म इलेक्ट्रॉनिक्स ने वाणिज्यिक संस्करणों में मुद्रित मेमोरी विकसित करने के लिए घुलनशील स्मृति सामग्री और कार्यात्मक सामग्री मुद्रण के लिए आईपीएस को संयोजित करने के लिए एक समझौते में प्रवेश किया।[62] एलजी ने महत्वपूर्ण निवेश की घोषणा की, संभावित रूप से प्लास्टिक पर ओएलईडी में $ 8.71 बिलियन। शार्प (फॉक्सकॉन) OLED डिस्प्ले के लिए पायलट लाइन में $ 570M का निवेश करेगा। BOE ने लचीले (फ्लेक्सिबल) AMOLED FAB में संभावित $ 6.8 बिलियन की घोषणा की। हेलीटेक ने ड्रेसडेन में ओपीवी विनिर्माण के लिए अतिरिक्त फंडिंग में € 80 मीटर हासिल किया है। प्रैगमैटिक ने एवरी डेनिसन सहित निवेशकों से ~ €20m जुटाए हैं। थिनफिल्म सिलिकॉन वैली (पूर्व में क्वालकॉम के स्वामित्व में) में नए उत्पादन स्थल में निवेश किया है। टीपीके द्वारा अधिग्रहण के बाद कार्ब्रिओस व्यापार में वापस।[67]

अनुप्रयोग

मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स उपयोग में हैं या विचाराधीन हैं। जिनमें पैकेजिंग में वायरलेस सेंसर, त्वचा के पैच जो इंटरनेट के साथ संचार करते हैं और निर्माण निवारक जो रखरखाव को सक्षम करने के लिए लीक का पता लगाती हैं। इनमें से अधिकांश अनुप्रयोग अभी भी प्रोटोटाइपिंग और विकास चरणों में हैं। नॉर्वेजियन कंपनी थिनफिल्म ने 2009 में रोल-टू-रोल प्रिंटेड ऑर्गेनिक मेमोरी को प्रदर्शित किया है।[69][70][71][72]

मानक विकास और गतिविधियाँ

तकनीकी मानकों और सड़क-मैपिंग पहल का उद्देश्य मूल्य श्रृंखला विकास (उत्पाद विनिर्देशों, लक्षण वर्णन मानकों, आदि को साझा करने के लिए) की सुविधा प्रदान करना है। मानकों की यह रणनीति पिछले 50 वर्षों में सिलिकॉन-आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा उपयोग किए जाने वाले दृष्टिकोण को दर्शाती है। पहल में शामिल हैं -

  • IEEE स्टैंडर्ड्स एसोसिएशन ने IEEE 1620-2004[73] और IEEE 1620.1-2006 प्रकाशित किया है।[74]
  • सेमीकंडक्टर्स (ITRS) के लिए अच्छी तरह से स्थापित अंतर्राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी रोडमैप के समान, अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण पहल (INEMI)[75] मुद्रित और अन्य कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक रोडमैप प्रकाशित किया है।

IPC- एसोसिएशन कनेक्टिंग इलेक्ट्रॉनिक्स इंडस्ट्रीज ने प्रिंटेड इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए तीन मानक प्रकाशित किए हैं। तीनों को जापान इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग एंड सर्किट्स एसोसिएशन (JPCA) के सहयोग से प्रकाशित किया गया है-

  • IPC/JPCA-4921, मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स बेस सामग्री के लिए आवश्यकताएं
  • IPC/JPCA-4591, मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स कार्यात्मक प्रवाहकीय सामग्री के लिए आवश्यकताएं
  • IPC/JPCA-2291, प्रिंटेड इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए डिज़ाइन गाइडलाइन

ये मानक, और विकास में अन्य, IPC की मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स पहल का हिस्सा हैं।

यह भी देखें

  • अनाकार सिलिकॉन
  • एनिलॉक्स रोल्स
  • चिप टैग
  • सर्किट बयान
  • कोटिंग और मुद्रण प्रक्रियाएं
  • प्रवाहकीय स्याही
  • इलेक्ट्रॉनिक पेपर
  • लचीली बैटरी
  • लचीला इलेक्ट्रॉनिक्स
  • लामिना इलेक्ट्रॉनिक्स
  • Microcontact
  • नैनोपार्टिकल सिलिकॉन
  • ओलिगोमर

संदर्भ

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अग्रिम पठन

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बाहरी संबंध

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