Full rulle för billiga minnen

Den är fjorton meter lång och påminner om en vanlig tryckpress för papperskataloger: en rulle i vardera ändan och däremellan mönstras ytan. Fast Thinfilm Electronics i Linköping har bytt ut pappret mot en kilometerlång plastfolie. Och i stället för färg trycks bläck med olika elektriska egenskaper.

Företaget har tidigare tryckt minnen i en mindre tryckpress hos sin partner i Sydkorea. Den nya maskinen har mycket större kapacitet – upp till 200 miljoner minnen per år.

– Tillsammans med vår partner är vi först i världen med att kommersialisera elektronik som tillverkats med enbart trycktekniker, säger Torbjörn Eriksson som är vice platschef på Thinfilm i Linköping.

Jämfört med vanliga kiselminnen är prestandan inte mycket att skryta med. Det sladdriga plastminnet rymmer bara 20 bitar. Och det är flera kvadratcentimeter stort. Men minnet har ett annat trumfkort – det kan tillverkas till en mycket lägre kostnad, några tioöringar per styck.

– Det låga priset gör att tryckt elektronik kan användas i helt nya tillämpningar. Målet har aldrig varit att konkurrera med dagens kiselkretsar, säger Torbjörn Eriksson som är vice platschef på Thinfilm i Linköping.

För att tillverka minnena måste plastfolien passera fem gånger genom tryckpressen. Vid varje varv mönstras ytan med ett bläck. För att trycka ledare används exempelvis en silverbaserad lösning, som leder ström bra. Minnesfunktionen skapas med en ferroelektrisk polymer, där polymerer roterar sitt så kallade dipolmoment när en spänning tillförs. Det är den rotationen som får minnescellen att slå om mellan ett och noll.

Att trycka elektronik ställer andra krav på tryckpressens precision jämfört med att trycka papperskataloger. I en katalog spelar det exempelvis ingen större roll om en linje får ett kort avbrott. Men i en elektronikkrets måste varje linje vara intakt, annars kan kretsen bli oanvändbar. Det ställer stora krav på bläcken, vilket har varit en av utmaningarna för företag och forskare inom tryckt elektronik.

Att elektroniken byggs upp i en additiv process, lager för lager, bidrar till att tekniken kan bli mer miljövänlig. I vanliga kiselfabriker etsas olika material i stället bort i flera processteg, vilket kräver starka kemikalier och ger större spill. Dessutom krävs betydligt högre temperaturer.

1 Startrullen Produktionen kallas rulle-till-rulle-tryckning. Här matas en kilometerlång plastfolie in i maskinen från den första rullen. Folien är cirka 50 mikrometer tjock.

2 Elektriskt bläck. Folien mönstras i flera lager med bläck som har olika elektriska egenskaper. Christian Brox Nilsen visar ett ferroelektriskt bläck, som ska tryckas i ett 140 nanometer tjockt lager.

3 Trycksteget. Maskinen klarar bland annat screen-, gravyr- och flexotryck. Här screentrycks ett bläck som uv-härdas av blått ljus.

4 Ugnen. Torkningen måste ske lagom snabbt. Den tio meter långa ugnen är uppdelad i fem zoner med noggrant styrda luftflöden. Temperaturen regleras mellan 80 och 150 grader C med en precision på en grad C.