Painetun elektroniikan lupaus/ The Promise of Printed Electronics
https://semiengineering.com/the-growing-promise-of-printed-electronics/December 10th, 2018 By: Ed Sperling
Painetun elektroniikan kasvava lupaus (artikkelin KUVANA THININ MUISTIT)
(ensimmäinen merkki siitä, että PARC on vielä kehityksessä mukana - 10.12.2018) *)
Elektroniikan painaminen johtavilla musteilla (JA ETENKIN PUOLIJOHTAVILLA) korvaa (SYÖVYTTÄVÄN) VALOLITOGRAFIAN. (Tarkemmin litografia on lähtenyt taidemaailmasta ja sillä voidaan yleisemmin ymmärtää minkä hyvänsä jäljen synnyttämistä, kynä, kaiverrus jne). Tekniikka on siirtymässä tutkimusvaiheestaan ja siruvalmistajat parhaillaan etsivät keinoja sen kaupallistamiseen leveällä rintamalla sensorisovelluksia.
"The Growing Promise Of Printed Electronics
Printing electronics using conductive ink rather than lithography is starting to move out of the research phase, with chipmakers now looking at how to commercialize this technology across a broad range of sensor applications."
Painojälki korvaa perinteisen puolijohdeteollisuuden käyttämät ohuet johtimet. Painettu elektroniikka usein rakennetaan ohuille, joustaville kalvoille, vaikka ne voitaisiin painaa suoraan lähes mihin tahansa pinnalle. Näillä keinoilla piirit voidaan viedä mihin tahansa ja uutena sovelluksena ne voidaan kiinnittää vanhoihin koneisiin ja rakenteisiin ilman, että tarvitsisi korvata vanhoja rakenteita, joihin sensorit olivat asennettuina sisälle.
"Unlike traditional semiconductors, which use tiny wires as circuits, printed electronics rely on conductive inks and often flexible films, although they can be printed on almost anything. That allows them to be flowed into places using conformal films, or to be taped onto something like an industrial valve where multiple types of sensors can be used rather than trying to attach a single, discrete sensor on a hard substrate. Moreover, these sensors can be added to existing facilities, rather than replacing existing devices with new parts that contain built-in electronics."
*) PARC!!!
'Tämä on ollut asialistallamme vimeiset 10-15 vuotta. Meidän fokuksessamme on rakentaa silta pitkäkestoisen tutkimuksen, mitä normaalisti tekevät tiedeyhteisöt, ja sen kaupallistamisen välille. Keskitymme kolmeen asiaan: 1. muototekijä, ml. 2D-laitteet; 2. sensorien integrointi, ml. optiset ja mekaaniset komponentit; sensijaan, että näitä pyrittäisiin miniatyrisoimaan, ne voidaan levittää auki; 3. juuri tarpeeseen tähtäävä, paikallinen ja (niin muodoin) hajautettu valmistus; siten turvataan laitteiden tuoreus.
“This has been on our agenda for the past 10 to 15 years,” said Janos Veres, manager at PARC (formerly Xerox PARC, or Palo Alto Research Center), whose focus is to bridge long-term research normally done in universities or research houses with commercial applications of that research. “There are three things we envision. One is new form factors, including 2D devices. The second is integration of sensors, including optical and mechanical components. So instead of building these devices in tiny dimensions, you can spread them out. The third is on-demand, local, distributed manufacturing. So rather than building up inventory, you can guarantee to keep them fresh in the supply chain.”
(KUULOSTAA LUPAAVALTA, MUTTA ON MUISTETTAVA, ETTÄ SUURELLA YHTIÖLLÄ ON VAATIVAMPI RISKIEN ARVIOINTITEKNIIKKA - JA LOPULLINEN KAUPALLISTAMINEN ON SKAALAAVAA JA PÄÄTÖKSET RIIPPUVAT JOHDON STRATEGIOISTA.)
PE:n etuja: (mekaaninen) joustavuus ja dataa voidaan kerätä mistä hyvänsä.
Dan Brewer (Brewer Science): “Anytime you need a flexible form factor that can be adjusted to fit a particular shape, this works great. It also allows an operation to benefit from lots of big data analysis because you can generate data from everywhere.”
PE:aan asetetut lupaukset eivät ole uusia. Puettava elektroniikka, rakennusten valvonta... Toteuttaminen on ollut odotettua vaikeampaa.
"The promise of printed electronics is hardly a new one. In fact, it’s been the subject of serious semiconductor research since the beginning of the millennium. There has been talk about conductive threads inside of clothing, or even circuitry inside of building materials. But all of this has proven more difficult to develop than initially thought."
Sovelluksia/ Applications
PE:n ajavana voimana ovat (mm.) sensorit, joita voidaan liittää nykyisiin ja uusiin sovelluksiin. Nyt voidaan kohteeseen vailita esim. kosteutta tai lämpötilaa seuraava sensori, mutta PE:lla voidaan kytkeä samaan sovellukseen ne molemmat ja paljon muuta! Uudet materiaalit, joissa esim. proteiinimolekyylit havaitsevat asioita, joita tämän päivän diodit eivät.
"It’s the possibility of adding these sensors across a variety of existing and new applications that is really driving this technology approach.
“If you think about a three-dimensional sensor today, you may have a humidity sensor or a temperature sensor,” said Gert Jorgensen (DELTA Microelectronics). “But with printed electronics you can have both of those and much more. So you can develop an ink where it could be applied to a protein or a non-organic film, and you can use that to sense things that are not detected today by a diode.”
Tanskan hallituksella on pienimuotoisia projekteja käynnissä jäte- ja puhtaan veden seurannassa. Sitä voisi soveltaa myös ravinnon laadun seurantaan; bakteerit, ilman saasteet. Nopeampaa tekniikkaa esim. bakteeriviljely voi kestää viikon ja kaikkia vaaroja ei saada paljastettua. (Funktionaaliset) musteet saadaan reagoimaan em. aineille ja värimuutos saadaan luettua kuvan tunnistustekniikalla.
"The Danish government has a small research program underway to track waste water and clean water using printed sensors.
“This could be used to determine food quality, too,” said Jorgensen. “You can measure carbon monoxide, carbon dioxide, different chemicals and metals. You can glue this on a microcontroller and use it to detect bacteria. We take air samples today. This could be cheaper and faster. And today with diseases, you need to grow a culture in a lab. That could take a week. And there are still diseases you cannot see that way, such as influenza or bacteria that cause food poisoning. You may be able to detect that with ink. We’re at the research stage today. There are prototypes of inks, which are not being made yet in high volume, that can be made sensitive to light, bacteria, and even corrosion on screens in industrial applications. And if you can get inks to change color, you can read them easily with image recognition technology.”
TÄSTÄ MAAILMASTA EIVÄT SIJOITUSAMMATTILAISET TIEDÄ MITÄÄN, EI TARVITSEKAAN, KUN NAAPURIKAAN EI TIEDÄ...
