Wydajniejsza produkcja elastycznych układów elektronicznych metodą roll-to-roll
Fotolitografia jest siłą napędową elektroniki. Od jej wynalezienia w latach 50. XX wieku technika ta umożliwiła 400-krotne zmniejszenie wielkości obwodów drukowanych. Litografia jest jednak drogą technologią, ponieważ pozwala na pokrywanie za jednym razem tylko niewielkiego obszaru. Obecnie przemysł elektroniczny sięga coraz chętniej po elastyczne podłoża, które są lżejsze i trwalsze niż podłoża krzemowe. Przetwarzanie R2R umożliwia szybką i tanią produkcję elastycznych materiałów na podłoża, nowych wzorców oraz trwałych nieprzepuszczalnych opakowań. Jednym z największych problemów związanych ze stosowaniem R2R do wytwarzania elektroniki organicznej jest brak odpowiednich technologii wykrywania i naprawy defektów w skali nano. Defekty i zanieczyszczenia mogą prowadzić do pogorszenia jakości i skrócenia żywotności produktu. Problemy te były przedmiotem prac prowadzonych w ramach projektu CLEAN4YIELD (Contamination and defect control for increased yield for large scale R2R production of OPV and OLED), finansowanego ze środków UE. W trzyletnim projekcie wzięły udział podmioty komercyjne i instytucje badawcze z Europy i Izraela z zamiarem opracowania nowych technologii, które umożliwią odpowiednie zwiększenie wydajności i obniżenie kosztów produkcji. Partnerzy projektu opracowali technologie wykrywania cząsteczek o wielkości od 100 do 300 nm w dużych rolkach. W oparciu o każdą z nich zbudowano prototypy, które zostały przetestowane na linii produkcyjnej R2R u jednego z partnerów. Ponadto opracowano narzędzia do wykrywania defektów elektrycznych w organicznych diodach LED (OLED) oraz organicznych ogniwach fotowoltaicznych (OPV) przy standardowych prędkościach przetwarzania. Z powodzeniem wdrożono też kilka technologii czyszczenia. Jedna z nich umożliwia usuwanie do 99% cząsteczek o rozmiarze nawet zaledwie 100 nm, z różnych podłoży. Pierwszą z technologii czyszczenia jest zestaw elastomerów i klejów, które można wykorzystywać w systemach próżniowych. Na tych samych liniach przetestowano szereg technologii zapobiegawczych, w tym folię samoistnie czystą. Partnerzy projektu CLEAN4YIELD zastosowali kompleksowe podejście do rozwiązania problemów w produkcji OLED i OPV oraz szczelnych folii nanoszonych na elastyczne podłoża, dające się łatwo zastosować do innych technologii cienkowarstwowych. Skuteczniejsza detekcja i czyszczenie pozwolą na masowe wytwarzanie różnych ważnych produktów wysokiej jakości. Technologie powstałe dzięki projektowi CLEAN4YIELD przyczynią się do stworzenia nowych rynków dla europejskich branż aparatury i urządzeń. Zwiększenie trwałości organicznych układów elektronicznych oraz ograniczenie do minimum marnowania cennych surowców powinny doprowadzić do zmniejszenia negatywnego wpływu produkcji na środowisko.
Słowa kluczowe
Roll-to-roll, elektronika organiczna, CLEAN4YIELD, OLED, fotowoltaika organiczna, technologie czyszczenia
