东丽研发新印刷电路技术 可制高频抛弃式电子标签

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以低生产成本印刷技术所生产的可抛弃式高性能电子产品,在感测器将因物联网(IoT)技术而快速普及的现在已可做到。日本经济新闻(Nikkei)网站报导,日本材料大厂东丽(Toray)公布*新印刷技术成果,电子迁移速度达到81cm2/Vs,是其他研究单位的3~5倍水准。

这个成果的重要性,在于电子迁移速度若超过70cm2/Vs的电路,便可用在920MHz频带的无线电路产品上。这是不需要执照就可使用的频带之一,比起其他由电信业管控的频带,更适合无线射频标签(RFID Tag)使用。

过去低价的印刷技术,不能用在这种频率较高的无线通信电路上,或多或少造成相关频带电路的产品价格偏高,因而抛弃式标签不适合运用该种高频率电路,但现在当东丽的新成果用来制造920MHz频带标签时,该厂相关人士表示,用该厂现有技术生产,卖10~15日圆(约0.09~0.14美元)就已经嫌贵了。

假如这个技术受到采用,其电路列印透过现行印表机即可运作,只要安装不同的墨水匣,直接把RFID标签电路与其他文字资料一起印出来,贴在货物外包装上,而920MHz无线读取射波在10公尺内发出信号兼充电用电波,再由RFID标签发出回应,马上就可收到货物资料。由于不需要外加电源,标签成本甚至可压低到1日圆以下。

东丽达成高电子移动度印刷技术的方法,在于采用纳米碳管(CNT)材料。纳米碳管本来有纯度高时易凝结的缺点,不适合列印技术,但东丽在2016年发展出一种方法,将半导体聚合物与纳米碳管材料溶在溶液中,以超音波震动迫使材料分散,以便确保纳米碳管材料分散。

这种纳米材料与半导体聚合物混合成的溶液,不仅容易印刷,且因纳米碳管与聚合物的比重不同,列印时容易自然分层,确保电子移动度。当东丽在2016年初次发表时,电子迁移速度达到36cm2/Vs,2017年采用不同的半导体聚合物,让制作中超音波耗能减为3分之1,同时减少受损的纳米碳管材料,

接下来,东丽的目标是让电子迁移速度逐渐增为1,000cm2/Vs,达到矽材料电子迁移速度1,500cm2/Vs的3分之2水准,让更多种半导体产品都可改用列印方式生产。

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