Pionierski druk mikrotransferowy pozwala osiągnąć kompatybilność z wieloma platformami
Rozwój inteligentnych systemów opiera się na połączeniu różnych zdobyczy technologicznych, takich jak zwiększona funkcjonalność i miniaturyzacja, co wymaga dalszej integracji komponentów. Najlepiej byłoby, gdyby te połączone ze sobą urządzenia były tworzone poprzez precyzyjne umieszczenie na podłożu (platformie), ale wiąże się to z szeregiem wyzwań. Nowa technika druku mikrotransferowego (micro-TP) daje możliwości postępu w tym zakresie, ponieważ rozdziela materiały lub urządzenia trzymane na podłożach i po kolei przenosi je na nowe podłoże z bardzo wysoką dokładnością. Urządzenia te mają zaledwie kilka mikrometrów (jedna milionowa część metra) grubości. Projekt TOP HIT powstał w celu opracowania i walidacji technologii micro-TP z wykorzystaniem fotonicznych układów scalonych (PIC) na podłożach krzemowych dla przemysłu komunikacyjnego. W ten sposób uzyskano wskaźniki wartości technologii dla projektantów systemów i niskokosztowej produkcji. Zademonstrowano również integrację bardzo kompaktowych obwodów elektronicznych na podłożach bezkrzemowych, pokonując wcześniejsze bariery dotyczące braku kompatybilności pomiędzy różnymi platformami technologicznymi. Osiągnięcie integracji submikrometrowej Systemy inteligentne z natury łączą w sobie kilka różnych funkcji, jak na przykład wykrywanie, uruchamianie, modulację i przekazywanie sygnałów. Połączenie to stanowi jednak wyzwanie dla projektantów, ponieważ zależy od parametrów elektrycznych, optycznych, termicznych i mechanicznych. Połączenia optyczne są szczególnie problematyczne, ponieważ dla uzyskania najwyższej wydajności falowody muszą być do siebie dopasowane z submikrometrową dokładnością. Dzięki przenoszeniu bardzo cienkich urządzeń z płytki źródłowej na docelową platformę za pomocą technologii micro-TP, urządzenia te mogą być łączone z wykorzystaniem stopniowej redystrybucji metali. Ponieważ metoda ta minimalizuje wymagane odstępy pomiędzy komponentami na podłożu źródłowym, w porównaniu z podłożem docelowym, znacznie zwiększa efektywność wykorzystania drogich materiałów i urządzeń źródłowych. Jak mówi koordynator projektu Brian Corbett, „technika ta może być opracowana tak, aby pasowała do szerokiej gamy urządzeń, i najlepiej sprawdza się w przypadku elementów o wymiarach bocznych mniejszych niż 500 mikrometrów – przy tych wielkościach inne metody zawodzą. Głównym wymóg polega na tym, aby miejsca docelowe były lokalnie płaskie, co można osiągnąć za pomocą submikrometrowej warstwy adhezyjnej”. Wydajne podsystemy elektroniczne oferują szereg możliwości Technika ta jest szczególnie obiecująca w przypadku transmisji danych, gdzie wymagana jest wysoka przepustowość i duża gęstość połączonych elementów. Powinna znaleźć zastosowanie najpierw w centrach danych, a następnie w sieciach dostępowych (światłowody w gospodarstwach domowych), co pozwoli na niedrogą budowę wysokowydajnych nadajników-odbiorników. Dodatkowo możliwość łączenia zindywidualizowanych źródeł światła, detektorów i elektroniki w miniaturowe podsystemy oznacza potencjalne zastosowania systemu w diagnostyce medycznej (np. endoskopowej), detekcji środowiskowej i wyświetlaczach. Wyjaśniając możliwości na rynku konsumenckim, Corbett mówi: „Pracując w fotonice od wielu lat, jestem świadom potencjału laserów w zakresie dostarczania informacji, zwłaszcza w internecie. Jednak do tej pory technologia nie miała takiego samego wpływu na zastosowania konsumenckie. Zmieni to wydajna fotonika zawierająca podsystemy o cenach typowych dla rynku konsumenckiego”. Dotychczas demonstracje technologii micro-TP przeprowadzone w ramach projektu TOP HIT były prowadzone z użyciem małych ilości materiałów. Obecnie w ramach microprince.eu (projektu Microprince), realizowanego przy wsparciu programu ECSEL budowana jest pilotażowa linia open source, służąca do integracji inteligentnych systemów mikroprocesorowych w środowisku produkcji odlewania półprzewodników. Efektem ma być szereg indywidualnych aplikacji mających na celu dalszy rozwój produktu. Przyszłe prace będą również wymagały opracowania norm produkcyjnych wraz z zasadami projektowania (np. zestawy do projektowania procesów) określającymi sposoby optymalnego połączenia z technologią odlewniczą.
Słowa kluczowe
TOP HIT, elektronika drukowana, mikrometry, mikrony, systemy inteligentne, elektronika miniaturowa, komponenty fotoniczne, krzem, układy scalone, połączenia optyczne, komunikacja danych
