Nueva tecnología litográfica de bajo coste basada en micro-erosión por arco compatible con el procesado sobre gran área de dispositivos orgánicos flexibles

Abstract

Este trabajo presenta el diseño e implementación de un sistema para realizar litografía de bajo coste basada en micro erosión por arco, compatible con el procesado sobre gran área de dispositivos orgánicos flexibles. La investigación se realiza en un contexto de búsqueda de tecnologías eficientes para un desarrollo sostenible, más concretamente en el campo de la electrónica orgánica. La tecnología planteada aprovecha la capacidad que tiene una punta afilada polarizada con bajas tensiones (< 20V) de crear grandes campos eléctricos cuando es acercada suficientemente a un sustrato conductor. Al superar el campo de ruptura atmosférico, la energía de la descarga eléctrica provoca transformaciones en los materiales depositados sobre el sustrato que se sitúan en la trayectoria de la descarga. Se ha estudiado el proceso físico por el cual tienen lugar las microdescargas. El sistema de microposicionamiento se basa en tres brazos motorizados comerciales (con motor realimentado), un controlador, un ordenador personal y otros accesorios (cabezal, sonda con punta, etc). El sistema mueve un cabezal que está albergado en un soporte de metacrilato aislado eléctricamente, y que permite situar el vértice afilado de la punta con una tolerancia inferior a una micra, y una reproducibilidad de ese mismo orden. Se han realizado varias aplicaciones de software: para la conversión de los diseños gráficos asistidos por ordenador en comandos y órdenes interpretables por el controlador del sistema que repliquen el patrón sobre una muestra que se va a procesar y además, se ha desarrollado una aplicación que permite superar la dificultad de la pérdida de alineamiento de las muestras cuando se retiran para ser procesadas por segunda vez. Aprovechando el modo lectura del sistema, hemos diseñado un método de auto-alineado vía software, basado en algoritmos de cambio de base de referencia, que aprovecha unas marcas situadas en las muestras que pueden ser reconocidas por la punta del sistema de posicionamiento para que el programa informático pueda referir las trayectorias del patrón a la nueva posición de la muestra. Se he diseñando y fabricado un circuito electrónico muy rápido que gobierna el potencial eléctrico y la recarga de la punta, para que la velocidad de operación sea muy alta (decenas de mm/s) lo que la hace compatible con la tecnología de procesado por rodillo. Este circuito puede funcionar en modo de lectura o de alta impedancia, que es necesario para localizar marcas en la muestra o calibrar la distancia de contacto, y también en modo escritura que cuantifica la energía dispuesta para ser entregada rápidamente en cada uno de los contactos que hace la punta sobre la superficie de la muestra. Se ha demostrado la aplicabilidad de la técnica fabricando pantallas pasivas de diodos electrolumescentes basadas en material orgánico.