La leadership dell’UE nell’elettronica stampata
I PCB si basano sulla conduzione di inchiostri su substrati rigidi per collegare i componenti 3D che sono saldati al circuito, creando circuiti elettronici. Il concetto sta per compiere un salto evolutivo con il rapido ingresso sul mercato della nuova tecnologia. L’elettronica stampata sfrutta inchiostri conduttivi e dielettrici per creare transistor a pellicola sottile (TFT) che possono essere stampati su grandi substrati flessibili con metodi a basso costo e a elevato rendimento. Ci si aspetta che i tassi di crescita siano paragonabili a quelli dell’industria del silicio in passato, raggiungendo una dimensione del mercato di 47 miliardi di USD entro il 2018 e una sorprendente cifra di 300 miliardi entro il 2030. A sostegno dell’obiettivo europeo di ottenere la leadership mondiale nel settore importante a livello strategico dell’elettronica stampata, l’UE ha finanziato il progetto POINTS (Printable organic-inorganic transparent semiconductor devices), finanziato dall’UE. Gli scienziati hanno puntato ad avanzamenti all’avanguardia nei nuovi materiali stampati a bassa temperatura. Il team ha sfruttato i vantaggi di elaborazione dei materiali organici (polimerici) e le proprietà superiori di quelli inorganici (ossidi di metallo) mediante la creazione di materiali ibridi avanzati. Le prestazioni dei TFT organici elaborati con soluzione hanno superato quelle dei TFT in silicio amorfo a pellicola sottile. Tuttavia, i semiconduttori inorganici e gli isolanti godono di proprietà superiori rispetto a quelli organici e gli inchiostri in nanoparticelle di metallo sono molto più conduttivi rispetto ai polimeri conduttivi. Le nanoparticelle incapsulate in polimeri a base di ossidi di metallo sono state usate per produrre materiali semiconduttori e isolanti stampabili per i TFT. In particolare, la sintesi di combustione della soluzione è stata usata per fabbricare semiconduttori a ossido di tipo n a temperature inferiori rispetto a quelle richieste per i processi di soluzione gel convenzionali. Il metodo è stato sfruttato anche per fabbricare materiali dielettrici. Con i nuovi materiali sono stati attuati semplici circuiti logici flip-flop, oscillatori ad anello e guide a LED (diodo ad emissione di luce). Essi sono stati incorporati in un dimostratore a scheda interattiva in cui i LED lampeggianti che rappresentano le stelle dell’Orsa Minore vengono accesi e spenti dall’utente. Sebbene l’attenzione sia stata posta sulla tecnologia delle informazioni e delle comunicazioni, le tecnologie possono trovare facilmente applicazione in altre aree, compresi i display, l’illuminazione e gli impianti fotovoltaici. Gli esiti di POINTS hanno portato a due applicazioni per brevetti e sono stati ampiamente pubblicizzati in riviste scientifiche e in occasione di conferenze. Il team si aspetta che il progetto abbia un effetto di cambiamento sull’elettronica stampata, spingendo l’Europa davanti ai suoi concorrenti americani e asiatici in un grande mercato globale. Un filmato di questa applicazione è disponibile online.
Parole chiave
Elettronica stampata, inchiostri conduttivi, transistor a pellicola sottile, dispositivi semiconduttori, materiali ibridi
