eng
DOI:10.22184/1993-8578.2016.63.1.22.25
Выставка SEMICON Europa 2015, которая состоялась в Дрездене с 6 по 8 октября, стала для европейской полупроводниковой отрасли крупнейшим событием ушедшего года. Форум посетило около 5 тыс. специалистов. В число 360 экспонентов вошли и российские участники, в частности, предприятия зеленоградского территориального кластера.Деловая программа выставки включала более 70 мероприятий, на которых выступили около 250 спикеров. Особый раздел программы был посвящен гибкой электронике, и именно на этой теме мы сфокусируем внимание в настоящей публикации.
Главной темой конференции Plastic Electronics 2015 стало развитие "Интернета всего" (Internet of Everything, IoE) – новой стадии эволюции Интернета как всеобщей коммуникационной системы. Технологическую основу IoE формируют в том числе новые компоненты на полимерной основе, благодаря применению которых могут создаваться компактные, гибкие и относительно недорогие многофункциональные электронные устройства для потребительского рынка, а также здравоохранения и промышленности. Предлагаем краткий обзор докладов конференции.
Технологии и оборудование
Кристофер Бауэр, технический директор компании X-Celeprint (США) рассказал о новых возможностях микросборки путем интеграции ультра-миниатюрных неорганических полупроводниковых приборов в подложки из различных материалов. Технология микротрансферной печати µTP может использоваться в производстве оптических компонентов, магнитных накопителей, дисплеев, систем фотовольтаики и биоэлектроники, обеспечивая сочетание высокой производительности и низкой стоимости устройств различных размеров.
Стергиос Логотетидис из лаборатории тонких пленок, наносистем и нанометрологии (LTFN) Университета Аристотеля в Салониках (Греция) рассказал о перспективах применения сверхбыстрого лазерного структурирования в рулонных (R2R) процессах при производстве устройств органической фотовольтаики и других систем гибкой электроники. Лазерная обработка имеет более высокое разрешение, чем печатные технологии, позволяя улучшить характеристики функциональных структур. В лаборатории LTFN проводятся опыты по лазерному скрайбированию органических и неорганических элементов гибкой электроники, например оксида индия-олова, полимера PEDOT:PSS, политиофенов и производных фуллерена.
Димитрис Карнакис, менеджер НИОКР компании Oxford Lasers, так же посвятил свое выступление лазерным технологиям, а именно, применению твердотельных лазеров с диодной накачкой. Лазерная обработка является простой и эффективной альтернативой традиционным печатным технологиям в производстве гибкой электроники. Она характеризуется высоким разрешением, отсутствием дополнительных операций, легкостью настройки и масштабирования. При прототипировании и в серийном производстве могут применяться такие технологии, как прямой лазерно-индуцированный перенос (LIFT – laser-induced forward transfer), селективное лазерное спекание электропроводящих чернил, селективное структурирование тонких пленок, а также функционализация поверхности лазерным излучением. Все перечисленные технологии высоко эффективны при работе как с жесткими, так и гибкими материалами. Исследования использования лазерной обработки в производстве электронных компонентов ведутся уже более десяти лет, однако пока не найдены эффективные решения некоторых практических проблем, например возникновения краевого эффекта (деламинации) при обработке тонких пленок или неоднородного объемного распределения температуры при спекании, что негативно влияет на повторяемость процессов.
Жак Коолс, директор компании Encapsulix (Франция), представил высокопроизводительное оборудование для атомно-слоевого осаждения (АСО) и разработки в области инкапсуляции органических светодиодов. Он отметил, что АСО имеет хорошие перспективы в производстве органической электроники, однако для его эффективного использования требуется реализовать низкотемпературный процесс (менее 100°C) при обеспечении высокой производительности и низкой стоимости эксплуатации оборудования. Компания Encapsulix разработала реактор, работающий по технологии PPW (Parallel Precursor Wave), который отвечает перечисленным требованиям. В частности, скорость осаждения по сравнению с обычными системами увеличена в 20 и более раз.
Юрген Крайс, директор по развитию бизнеса компании Aixtron (Германия), представил технологии получения тонкопленочных покрытий OVPD и OPTACAP, разработанные для производства органических светодиодов. OVPD (Organic Vapor Phase Deposition) – осаждение органических пленок из газовой фазы, основанное на использовании в качестве носителя инертного газа. Технология базируется на исследованиях профессора С.Форреста из Принстонского университета. OPTACAP предназначена для формирования барьерных пленок из нитрида кремния методом усиленного плазмой химического осаждения из газовой фазы (PECVD).
Материалы
Филипп Гуэйно, руководитель проекта CRM Group (Бельгия), посвятил свой доклад производству органической электроники и печати "умных" устройств на стальных подложках. Он отметил, что устройства на основе пластиковых пленок, бумаги и тонких стеклянных пластин характеризуются низкой долговечностью, плохим отводом тепла, а также проницаемостью для различных химических элементов. В этой связи интересной альтернативой может быть металлическая фольга. CRM Group разработала для производства органической электроники стальную подложку, которая, может иметь требуемую заказчику механическую жесткость. Сталь имеет хорошие барьерные свойства к кислороду и воде и отлично отводит тепло, что продлевает срок службы приборов. Устройства на стальной основе представляют интерес для применений в сложных и экстремальных условиях. При этом, новый материал совместим с технологией R2R.
Штефан Могк из института Fraunhofer FEP (Германия) отметил хорошие перспективы использования стекла в производстве органических светодиодов. Стекло отличается хорошими барьерными качествами, стойкостью к высоким температурам и гладкостью поверхности, поэтому Fraunhofer FEP ведет разработку ультратонкого и гибкого стеклянного материала, который был бы совместим с листовыми и рулонными производственными процессами. Для предотвращения разрушения стеклянного полотна толщиной от 50 до 100 мкм предлагается ламинировать его на ПЭТ-пленку. Известно, что одной из проблем технологии R2R является необходимость минимизации содержания остаточной влаги в пленке, однако тонкий ламинат на стеклянной основе не требует интенсивной сушки, что повышает стабильность технологического процесса.
Системы контроля качества
Аргирис Ласкаракис, руководитель группы органической электроники лаборатории LTFN Университета Аристотеля в Салониках, представил новый способ контроля качества в режиме реального времени для технологии R2R. Разработка ориентирована в первую очередь на производство систем органической фотовольтаики, для которых особенно важны морфологические свойства фотоактивного слоя. Для контроля качества предлагается использовать оптические методы – спектроскопическую эллипсометрию и спектроскопию комбинационного рассеяния света со специальными алгоритмами обработки результатов измерений. По словам докладчика, эти методы эффективны для политиофенов, производных фуллерена и других материалов фотоактивных тонкопленочных покрытий, что позволит автоматизировать контроль качества устройств органической электроники.
Эрик Новак из компании 4D Technology представил компактный модуль 3D-метрологии для контроля параметров материалов и устройств гибкой электроники. Измерения выполняются с субнанометровым вертикальным и микронным пространственным разрешением, что позволяет с высокой точностью оценивать параметры шероховатости и высоту дефектов. Устройство предназначено для онлайновых измерений в системах R2R. При скорости движения полотна до 3 м/мин пространственное разрешение составляет 2 мкм. Модули могут работать в условиях вакуума и снабжены виброзащитой.
Главной темой конференции Plastic Electronics 2015 стало развитие "Интернета всего" (Internet of Everything, IoE) – новой стадии эволюции Интернета как всеобщей коммуникационной системы. Технологическую основу IoE формируют в том числе новые компоненты на полимерной основе, благодаря применению которых могут создаваться компактные, гибкие и относительно недорогие многофункциональные электронные устройства для потребительского рынка, а также здравоохранения и промышленности. Предлагаем краткий обзор докладов конференции.
Технологии и оборудование
Кристофер Бауэр, технический директор компании X-Celeprint (США) рассказал о новых возможностях микросборки путем интеграции ультра-миниатюрных неорганических полупроводниковых приборов в подложки из различных материалов. Технология микротрансферной печати µTP может использоваться в производстве оптических компонентов, магнитных накопителей, дисплеев, систем фотовольтаики и биоэлектроники, обеспечивая сочетание высокой производительности и низкой стоимости устройств различных размеров.
Стергиос Логотетидис из лаборатории тонких пленок, наносистем и нанометрологии (LTFN) Университета Аристотеля в Салониках (Греция) рассказал о перспективах применения сверхбыстрого лазерного структурирования в рулонных (R2R) процессах при производстве устройств органической фотовольтаики и других систем гибкой электроники. Лазерная обработка имеет более высокое разрешение, чем печатные технологии, позволяя улучшить характеристики функциональных структур. В лаборатории LTFN проводятся опыты по лазерному скрайбированию органических и неорганических элементов гибкой электроники, например оксида индия-олова, полимера PEDOT:PSS, политиофенов и производных фуллерена.
Димитрис Карнакис, менеджер НИОКР компании Oxford Lasers, так же посвятил свое выступление лазерным технологиям, а именно, применению твердотельных лазеров с диодной накачкой. Лазерная обработка является простой и эффективной альтернативой традиционным печатным технологиям в производстве гибкой электроники. Она характеризуется высоким разрешением, отсутствием дополнительных операций, легкостью настройки и масштабирования. При прототипировании и в серийном производстве могут применяться такие технологии, как прямой лазерно-индуцированный перенос (LIFT – laser-induced forward transfer), селективное лазерное спекание электропроводящих чернил, селективное структурирование тонких пленок, а также функционализация поверхности лазерным излучением. Все перечисленные технологии высоко эффективны при работе как с жесткими, так и гибкими материалами. Исследования использования лазерной обработки в производстве электронных компонентов ведутся уже более десяти лет, однако пока не найдены эффективные решения некоторых практических проблем, например возникновения краевого эффекта (деламинации) при обработке тонких пленок или неоднородного объемного распределения температуры при спекании, что негативно влияет на повторяемость процессов.
Жак Коолс, директор компании Encapsulix (Франция), представил высокопроизводительное оборудование для атомно-слоевого осаждения (АСО) и разработки в области инкапсуляции органических светодиодов. Он отметил, что АСО имеет хорошие перспективы в производстве органической электроники, однако для его эффективного использования требуется реализовать низкотемпературный процесс (менее 100°C) при обеспечении высокой производительности и низкой стоимости эксплуатации оборудования. Компания Encapsulix разработала реактор, работающий по технологии PPW (Parallel Precursor Wave), который отвечает перечисленным требованиям. В частности, скорость осаждения по сравнению с обычными системами увеличена в 20 и более раз.
Юрген Крайс, директор по развитию бизнеса компании Aixtron (Германия), представил технологии получения тонкопленочных покрытий OVPD и OPTACAP, разработанные для производства органических светодиодов. OVPD (Organic Vapor Phase Deposition) – осаждение органических пленок из газовой фазы, основанное на использовании в качестве носителя инертного газа. Технология базируется на исследованиях профессора С.Форреста из Принстонского университета. OPTACAP предназначена для формирования барьерных пленок из нитрида кремния методом усиленного плазмой химического осаждения из газовой фазы (PECVD).
Материалы
Филипп Гуэйно, руководитель проекта CRM Group (Бельгия), посвятил свой доклад производству органической электроники и печати "умных" устройств на стальных подложках. Он отметил, что устройства на основе пластиковых пленок, бумаги и тонких стеклянных пластин характеризуются низкой долговечностью, плохим отводом тепла, а также проницаемостью для различных химических элементов. В этой связи интересной альтернативой может быть металлическая фольга. CRM Group разработала для производства органической электроники стальную подложку, которая, может иметь требуемую заказчику механическую жесткость. Сталь имеет хорошие барьерные свойства к кислороду и воде и отлично отводит тепло, что продлевает срок службы приборов. Устройства на стальной основе представляют интерес для применений в сложных и экстремальных условиях. При этом, новый материал совместим с технологией R2R.
Штефан Могк из института Fraunhofer FEP (Германия) отметил хорошие перспективы использования стекла в производстве органических светодиодов. Стекло отличается хорошими барьерными качествами, стойкостью к высоким температурам и гладкостью поверхности, поэтому Fraunhofer FEP ведет разработку ультратонкого и гибкого стеклянного материала, который был бы совместим с листовыми и рулонными производственными процессами. Для предотвращения разрушения стеклянного полотна толщиной от 50 до 100 мкм предлагается ламинировать его на ПЭТ-пленку. Известно, что одной из проблем технологии R2R является необходимость минимизации содержания остаточной влаги в пленке, однако тонкий ламинат на стеклянной основе не требует интенсивной сушки, что повышает стабильность технологического процесса.
Системы контроля качества
Аргирис Ласкаракис, руководитель группы органической электроники лаборатории LTFN Университета Аристотеля в Салониках, представил новый способ контроля качества в режиме реального времени для технологии R2R. Разработка ориентирована в первую очередь на производство систем органической фотовольтаики, для которых особенно важны морфологические свойства фотоактивного слоя. Для контроля качества предлагается использовать оптические методы – спектроскопическую эллипсометрию и спектроскопию комбинационного рассеяния света со специальными алгоритмами обработки результатов измерений. По словам докладчика, эти методы эффективны для политиофенов, производных фуллерена и других материалов фотоактивных тонкопленочных покрытий, что позволит автоматизировать контроль качества устройств органической электроники.
Эрик Новак из компании 4D Technology представил компактный модуль 3D-метрологии для контроля параметров материалов и устройств гибкой электроники. Измерения выполняются с субнанометровым вертикальным и микронным пространственным разрешением, что позволяет с высокой точностью оценивать параметры шероховатости и высоту дефектов. Устройство предназначено для онлайновых измерений в системах R2R. При скорости движения полотна до 3 м/мин пространственное разрешение составляет 2 мкм. Модули могут работать в условиях вакуума и снабжены виброзащитой.
Отзывы читателей
