Printed Electronics

Začátkem dubna se v Düsseldorfu konala výstava Printed Electronics Europe 2011, která upozornila na novou technologii výroby elektroniky. Název výstavy přesně vystihuje, o co se jedná – o tištěnou elektroniku. Elektronické a elektrotechnické obvody se dají opravdu tisknout – např. na papír, plasty, keramiku, ale také na kov a jiné materiály. K tomu lze použít různé metody tisku a nanášení (sítotisk, inkjetová tiskárna, ofset, litografie atd.). Samozřejmě, že nelze tisknout úplně všechno a ne vždy jsou zatím výsledky uspokojivé, ale začátky jsou rozhodně slibné.

Jedním z prvních úspěšných tisků na papír bylo sítotiskové nanášení elektrod v oddělovačích válcových baterií. Dnes lze tisknout kromě vodičů i celou řadu komponentů jako jsou senzory, displeje, rezistory, kondenzátory, termočlánky, solární obvody, tranzistory, antény, malé baterie na jedno použití atd. Papír s natištěnou elektronikou lze i zalaminovat.

Princip tištěné elektroniky je jednoduchý – např. inkjetová tiskárna nanáší na papír inkoust určitého složení, který tak vytváří potřebné elektronické části. Vodivé spoje lze zhotovit použitím stříbrného inkoustu, zatímco rezistory pomocí uhlíkových nanotrubiček. Vliv vlastností papíru na výslednou hodnotu rezistoru se omezí kombinací opakovaného tisku a saturací inkoustu do papíru. Tak lze například zhotovit dvoustrannou desku plošných spojů pro FM rádio, kde jsou obrazce plošných spojů natištěny na papír a součástky jsou ke spojům později přilepeny vodivým lepidlem.

Přesto, že objem stávající výroby tištěné elektroniky nelze srovnávat s objemem výroby klasické elektroniky, pokrok v tomto odvětví elektroniky je zřejmý. Společnost IDTechEx (organizátor výstavy Printed Electronics v Evropě i v USA) odhaduje, že celosvětový trh tištěné elektroniky dosáhne v letošním roce 700 miliónů dolarů, přičemž nejvíce bude zastoupena fotovoltaika, OLED a displeje, snímače a baterie. Do roku 2020 pak může objem výroby tištěné elektroniky vzrůst až na 39 miliard dolarů.

Na výstavě v Düsseldorfu se prezentovala celá řada firem a pracovišť, která mají s tištěnou elektronikou zkušenosti. Např. přednáška odborníků z Massachusetts Institute of Technology pojednávala o organické fotovoltaice vyrobené přímo na papírových substrátech. Jelikož se jedná o papírový výrobek, lze ho např. snadno připevnit na zeď nebo pro účely skladování jednoduše srolovat. Možnost tisknout solární články na papír a jiné podobné materiály otevírá neobvyklé možnosti jejich využití, např. na roletách, tapetách, dokumentech, bankovkách atd. Firma Blue Spark Technologies zase tiskne na papír malé jednoúčelové baterie pro napájení RFID a podobných zařízení. Profesor ShashankPriya z Virginia Tech Center for Energy Harvesting Materials and Systems (CEHMS) se zmínil o možnosti tisku piezoelektrických materiálů.

Protože papír nezatěžuje životní prostředí, mohla by být masová výroba jednoúčelových elektronických zařízení na papíru jedním z možných řešení problému se znečišťováním naší planety. V úvahu přichází zejména zdravotní elektronika potřebná pro celosvětově stárnoucí populaci, jako jsou různé jednorázové měřiče a testery.

Koncem minulého roku se v USA pořádala podobná konference a výstava nazvaná Printed Electronics USA 2010. Více než 1 200 návštěvníků mělo možnost seznámit se s novinkami v tomto odvětví elektronického průmyslu. Diskuzí se zúčastnily i velké firmy, kterým tištěná papírová elektronika umožňuje využít nové výrobní postupy. Tak např. zástupci firmy Boeing hovořili o využití tištěné elektroniky v letadlech, které umožní snížit jejich hmotnost, náklady na údržbu a v neposlední řadě i cenu. Jako příklad uvedli první použití tištěné elektroniky u jejich nového typu letadla 747-8, který používá částečně tištěný snímač pro detekci srážky s ptáky. Jedním z potenciálně největších zájemců o tištěnou elektroniku je pochopitelně také americká armáda.

Jako příklad reálné aplikace tištěné elektroniky v praxi lze uvést následující případ z Los Angeles. Firma Kovio objednala jednorázové elektronické jízdenky na vlaky realizované natištěním více než 1 000 tranzistorů inkjetovou tiskárnou a sítotiskem na nerezavějící kovovou folii. Takto vytvořený A/D obvod potvrzuje, že jednodušší integrované obvody mohou být flexibilně nahrazeny touto levnější technologií.

Více informací o tištěné elektronice je k dispozici na webových stránkách organizace IDTechEx, která globálně analyzuje situaci v tomto oboru a pořádá na toto téma konference a výstavy jak v Evropě, tak i v USA.

www.idtechex.com

www.printedelectronicsworld.com