Hoppa till huvudinnehåll
RISE logo
Tryckta integrerade kretsar
Foto: Peter Andersson Ersman

Tryckta integrerade kretsar

Kiselbaserad elektronik är svårslagen när det kommer till beräkningskapacitet och kommunikation. Men applikationer som kräver många kontaktpaddar, t.ex. i gränssnittet mot sensorer eller displayer, leder ofta till dyra chip på grund av den ökade kiselarean. Här kombinerar vi istället kiselelektroniken med screentryckta kretsar, för att på så vis minska antalet kontaktpaddar, och därmed också arean, på chipet. Integrerade kretsar med mer än 100 elektrokemiska transistorer har nu screentryckts.

Screentryckta integrerade OECT-kretsar
Foto: Robert Brooke, RISE
Integrerade kretsar baserade på organiska elektrokemiska transistorer, OECT, tillverkade med screentryckning på flexibla substrat.

De senaste årens forskning har resulterat i förfinade metoder för att tillverka organiska elektrokemiska transistorer (OECT). Det unika med utvecklingen är att screentryckning används vid deponeringen av samtliga ingående lager. Ytterligare miniatyrisering och hög tillförlitlighet har resulterat i ett antal olika typer av screentryckta integrerade kretsar, t.ex. multiplexer (4-1), avkodare (4-7) och ett 7-bitars skiftregister.

Det primära syftet är att minimera antalet kontaktpaddar i kiselelektroniken som ofta används vid adressering av perifera komponenter, exempelvis en display. Med ett 7-bitars skiftregister behövs endast två insignaler (data + klocksignal) för att adressera en 7-segmentsdisplay. Vi har även lyckats med monolitisk integration av logiska kretsar och elektrokroma displayer, där hela systemet är tillverkat genom screentryckning på flexibla plastsubstrat. De största integrerade kretsarna innehåller mer än 100 OECTs, dessa resultat publicerades i Nature Communications (open access) i november 2019.

På temat monolitisk integration har vi även lyckats demonstrera screentryckta displaydrivarkretsar, och hur de i sin tur kan kombineras med screentryckta elektrokroma displayer. Resultaten, där flera olika displaydrivarkretsar i kombination med elektrokroma displayer utvärderas, publicerades i tidskriften Flexible and Printed Electronics (open access) i mars 2020. I samma artikel visar vi även hur tryckta OECTs kan användas för att driva komponenter som kräver hög kontinuerlig ström, i det här fallet handlar det om att styra ljuset från vanliga lysdioder. Adresseringen av dessa lysdioder gjordes med en screentryckt avkodare, och ljuset från den adresserade lysdioden styrs sedan av en separat drivar-OECT som också är tillverkad genom screentryckning.

Monolitiskt integrerade OECT-kretsar och elektrokroma displayer som tillverkats på flexibla substrat genom att endast använda screentryckning öppnar upp för många olika IoT-tillämpningar i framtiden. Olika typer av (bio)sensorplattformar och smarta etiketter inom förpackningsindustrin är några exempel på möjliga tillämpningar.

Ytterligare publikationer har nyligen publicerats på temat screentryckta OECTs och OECT-baserade kretsar. Artiklarna berör olika aspekter kring teknologin: tillverkning med hög tillförlitlighet (99,7 % yield på ett ark med 760 OECTs), aktivt matrisadresserade elektrokroma displayer, utvärdering av olika inverterarkretsar i syfte att optimera t.ex. drivspänning (1 V) och responstid (funktionalitet upp till 30 Hz), OECTs tillverkade via en kombination av vapor phase polymerization (VPP) och screentryckning, och OECTs för tillämpningar inom elektrisk stimulering, se länkarna under 'Extern press' för mer information.   

Genom att kombinera screentryckning med aerosoljettryckning har vi även visat på möjligheten att skapa OECT-kanaler med betydligt mindre area/volym, för att på så vis optimera prestandan. I en av artiklarna demonstreras en heltryckt inverterare där fördröjningen av signalen endast är cirka 1 ms. 

Sammanfattning

Projektnamn

Tryckta integrerade kretsar

Status

Pågående

Region

Region Östergötland

RISE roll i projektet

Utveckling av komponenter, kretsar och tillverkning

Projektstart

Varaktighet

2025-12-31

Partner

Laboratoriet för organisk elektronik - Linköpings universitet

Finansiärer

Stiftelsen för strategisk forskning: Kisel-organiska självförsörjande hybridsystem, Eurostars Eureka: PROLOG, H2020: Wearplex, H2020: MITICS, Stiftelsen för strategisk forskning: Böjbart elektroniskt papper i färg

Projektmedlemmar

Extern press

Peter Andersson Ersman

Kontaktperson

Peter Andersson Ersman

Forskare

Läs mer om Peter

Kontakta Peter
CAPTCHA This question is for testing whether or not you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.

* Obligatoriskt Genom att skicka in formuläret behandlar RISE dina personuppgifter.