Große integrierte Schaltkreise, die in einer Druckmaschine hergestellt werden

Forscher haben komplette integrierte Schaltkreise mit mehr als 1.000 organischen elektrochemischen Transistoren gedruckt. Das Drucken von elektronischen Schaltungen mit einer Linienbreite von etwa 100 Mikrometern stellt hohe Anforderungen an die Drucktechnologie. Um das Problem zu lösen, entwickelte das Team Siebdruckrahmen mit Maschen, die extrem feine Linien und Druckfarbe mit den richtigen Eigenschaften drucken können. Das verwendete Material ist das Polymer PEDOT:PSS.

Mindestens drei Herausforderungen wurden bewältigt:Reduzierung der Schaltungsgröße, Steigerung der Qualität, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass alle Transistoren in der Schaltung arbeiten, möglichst nahe bei 100 % liegt, und Lösung der Integration mit den zur Signalverarbeitung erforderlichen siliziumbasierten Schaltungen und mit der Umgebung kommunizieren.

Gedruckte Schaltungen wurden verwendet, um eine Schnittstelle mit herkömmlichen elektronischen Komponenten auf Siliziumbasis zu schaffen. Es wurden mehrere Arten von gedruckten Schaltungen auf der Basis organischer elektrochemischer Transistoren gebaut. Eines davon ist ein Schieberegister, das eine Schnittstelle bilden und den Kontakt zwischen der siliziumbasierten Schaltung und anderen elektronischen Komponenten wie Sensoren und Displays herstellen kann. Dies führt zu einem Siliziumchip mit weniger Kontakten, der eine kleinere Fläche benötigt und weniger teuer ist.

Die Entwicklung von Tinte zum Drucken der dünnen Linien und Verbesserungen der Siebdruckrahmen trugen nicht nur zum Miniaturisierungsprozess bei, sondern auch zum Erreichen einer höheren Qualität. Mehr als 1.000 organische elektrochemische Transistoren können auf einem A4-Kunststoffsubstrat platziert und auf unterschiedliche Weise verbunden werden, um verschiedene Arten von gedruckten integrierten Schaltungen zu erstellen.

Diese hochintegrierten Schaltkreise (LSI) können beispielsweise verwendet werden, um ein elektrochromes Display mit Strom zu versorgen – das selbst als gedruckte Elektronik hergestellt wird – oder einen anderen Teil der elektronischen Online-Welt, die das Internet der Dinge mit sich bringt.