Tryckta integrerade kretsar

Kiselbaserad elektronik är svårslagen när det kommer till beräkningskapacitet och kommunikation. Men applikationer som kräver många kontaktpaddar, t.ex. i gränssnittet mot sensorer eller displayer, leder ofta till dyra chip på grund av den ökade kiselarean. Här kombinerar vi istället kiselelektroniken med screentryckta kretsar, för att på så vis minska antalet kontaktpaddar, och därmed också arean, på chipet. Integrerade kretsar med mer än 100 elektrokemiska transistorer har nu screentryckts.

De senaste årens forskning har resulterat i förfinade metoder för att tillverka organiska elektrokemiska transistorer (OECT). Det unika med utvecklingen är att screentryckning används vid deponeringen av samtliga ingående lager. Ytterligare miniatyrisering och hög tillförlitlighet har resulterat i ett antal olika typer av screentryckta integrerade kretsar, t.ex. multiplexer (4-1), avkodare (4-7) och ett 7-bitars skiftregister.

Det primära syftet är att minimera antalet kontaktpaddar i kiselelektroniken som ofta används vid adressering av perifera komponenter, exempelvis en display. Med ett 7-bitars skiftregister behövs endast två insignaler (data + klocksignal) för att adressera en 7-segmentsdisplay. Vi har även lyckats med monolitisk integration av logiska kretsar och elektrokroma displayer, där hela systemet är tillverkat genom screentryckning på flexibla plastsubstrat. De största integrerade kretsarna innehåller mer än 100 OECTs, dessa resultat publicerades i Nature Communications (open access) i november 2019.

På temat monolitisk integration har vi även lyckats demonstrera screentryckta displaydrivarkretsar, och hur de i sin tur kan kombineras med screentryckta elektrokroma displayer. Resultaten, där flera olika displaydrivarkretsar i kombination med elektrokroma displayer utvärderas, publicerades i tidskriften Flexible and Printed Electronics (open access) i mars 2020. I samma artikel visar vi även hur tryckta OECTs kan användas för att driva komponenter som kräver hög kontinuerlig ström, i det här fallet handlar det om att styra ljuset från vanliga lysdioder. Adresseringen av dessa lysdioder gjordes med en screentryckt avkodare, och ljuset från den adresserade lysdioden styrs sedan av en separat drivar-OECT som också är tillverkad genom screentryckning.

Monolitiskt integrerade OECT-kretsar och elektrokroma displayer som tillverkats på flexibla substrat genom att endast använda screentryckning öppnar upp för många olika IoT-tillämpningar i framtiden. Olika typer av (bio)sensorplattformar och smarta etiketter inom förpackningsindustrin är några exempel på möjliga tillämpningar.

Integrerade kretsar baserade på organiska elektrokemiska transistorer, OECT, tillverkade med screentryckning på flexibla substrat.

För mer information och kontakt besök https://www.ri.se/sv/vad-vi-gor/projekt/tryckta-integrerade-kretsar