인쇄 전자기술: 과거와 미래의 기술

인쇄 전자(PE)는 새롭고 빠르게 성장하는 인터커넥트 비즈니스입니다. 이 기술은 가전제품용 인쇄-유연 키보드와 화려한 잡지 및 문학에서 확장되는 기술에서 기원을 찾을 수 있습니다. PE의 아이러니는 이 기술이 아마도 제2차 세계대전 동안 처음 사용되었으며 모든 인쇄 회로는 그 기원을 PE에 빚지고 있다는 것입니다.

응용 프로그램

PE에 대해 가장 흥미로운 점은 이 기술이 열게 될 모든 새로운 응용 프로그램과 시장입니다. 그림 1에는 현재 PE 개발자들이 추구하고 있는 시장 중 단지 열 가지만 나와 있습니다. 이 시장의 대다수는 응용 프로그램이 단명하며 실제 PE 기판은 일회용일 수 있습니다. 유연한 키보드, 인쇄된 포도당 센서, 인쇄된 RFID 태그와 같은 일부 응용 프로그램은 이미 확립되었습니다. 반면에 인쇄된 배터리와 전기영동성 전해질로 구동되는 화장품 주름 크림 마스크와 같은 다른 응용 프로그램은 이 목록에조차 없습니다.

재료

재료는 계속해서 PE 개발자들에게 주요 도전 과제입니다. 많은 PE 응용 프로그램이 비용에 민감하기 때문에 현재의 은 도전성 잉크와 폴리이미드 필름의 절연체는 그들의 응용 프로그램에 비해 너무 비쌉니다. 현재 후보로 보이는 절연체는 표 1에, 도체는 표 2에 나와 있습니다.

연구는 유리, 플라스틱화된 종이 및 PET를 기판으로 하고 구리, 그래파이트/그래핀 및 탄소 나노튜브(CNT)를 도체로 하는 나노 기술을 선호하는 것으로 보입니다.

표 2: PE에 적합한 전도성 재료 및 잉크

제조 공정

인쇄 전자는 잡지와 같은 저비용 인쇄를 연상시킵니다. 이 기술은 우리의 가장 오래되고 가장 자동화된 기술 중 하나입니다. 그러나 다른 인쇄 기술도 그림 2에서 보여집니다.

잉크 인쇄 방법은 해상도(마이크론 단위)와 초당 제곱미터의 처리량으로 특징지어집니다.          

인쇄에 대한 더 자세한 표는 표 3에 나와 있습니다. 이 표에는 속도, 해상도, 필름 두께(마이크론 단위) 및 사용할 수 있는 잉크의 점도가 나열되어 있습니다.

디자인 도구

Altium Designer^® 19으로 업그레이드한 경우, 인쇄된 전자기기를 설계할 수 있는 기능이 있다는 것을 알아차렸을 것입니다. 이는 많은 아이디어와 혁신적인 전자기기가 인쇄된 전자 기판의 형태를 취할 수 있기 때문에 행운입니다. 3D 프린팅은 이제 은 페이스트와 다양한 절연체, 저항성 및 용량성 잉크를 사용하여 인쇄된 전자기기를 만들 수 있습니다. 곧 반도체(P & N 타입) 잉크뿐만 아니라 OLED 페이스트도 사용할 수 있게 될 것입니다. 기술이 더욱 인기를 얻으면서, 다른 특수 잉크도 개발되고 종이와 유사한 개선된 기판도 등장할 것입니다.

인쇄된 전자에 대한 포괄적이고 철저한 설명을 원한다면, Joseph Fjelstad의 eBook: Flexible Circuit Technology-Fourth Edition의 제11장: Printed Electronics, pp. 380-444을 다운로드하여 읽어보세요. www.iconnect007.com

그림 2. 해상도 기능에 따른 고속 인쇄의 9가지 방법

표 3. 오늘날 사용 가능한 고속 인쇄의 특성에 대한 자세한 정보와 사용할 수 있는 잉크의 점도 범위 표시

참고 문헌:

1. Organic and Printed Electronics Association, OPE 저널, 1-2007, www.ope-journal.com