Plast är framtidsmaterialet för elektronik, åtminstone för vissa tillämpningar.

Det menar Philips som håller på att utveckla såväl lysdioder som integrerade kretsar av plast. Man har tagit fram prototyper till RF-kretsar och teckenfönster till mobiltelefoner.


Trots att ledande plaster upptäcktes av japanska forskare redan 1977 är det först nu som tillämpningar inom mikroelektroniken på allvar börjar realiseras.

Nästan på dagen 20 år efter den slumpmässiga upptäckten att polymerkedjor med konjugerade dubbelbindningar, det vill säga alternerande enkel- och dubbelbindningar, kan leda elektricitet presenterades världens första krets gjord helt i plast.

Prototypkretsen, som visades upp av forskare vid Philips utvecklingslaboratorium i holländska Eindhoven, representerar ett genombrott som många spår kommer att få stor betydelse för elektronikanvändningen i framtiden. Elektronik gjord helt i plast öppnar i deras mening dörrar till helt nya tillämpningsområden och helt nya marknader.

Hos Philips råder i alla fall ingen tvekan. Trots att företagets forskare fortfarande håller på att optimera polymermaterialen och förbättra tillverkningsprocesserna, är företaget fullständigt övertygat om att ledande och halvledande polymerer kommer att spela en viktig roll och finna en rad tillämpningar inom elektroniken i framtiden.

Philips har inte bara demonstrerat en fullt fungerande krets i plast utan även lysdioder i plast. Och inom kort startar faktiskt företaget pilottillverkning av ett par produkter baserade på lysdioder i plast, som man räknar med att kunna lansera i juni i år.

Polymerbaserade lysdioder har tre viktiga fördelar framför traditionella kiselbaserade varianter. För det första är kontrasten bättre, för det andra är de betydligt ljusstarkare och för det tredje är de energisnålare. Dessutom är de lättare och billigare att tillverka i olika storlekar.

Relativt enkla teckenfönster till mobiltelefoner hör till de första tilllämpningarna för polymerdioderna. Men i förlängningen ser Philips möjligheten att göra billiga, lätta och ihoprullningsbara datorskärmar eller tv- mottagare helt i plast.



Integrerade Kretsar nästa steg


Vad gäller integrerade logikkretsar av plast, som är betydligt mer komplicerade än lysdioder, har man inte nått lika långt i utvecklingen och någon pilottillverkning är knappast nära förestående. Men lika fullt övertygade är man på Philips om att man relativt snart ska kunna både effektivt masstillverka och sälja kretsar av plast.

Kretsar av plast kan visserligen inte mäta sig med kiselkretsar vad gäller prestanda. Egenskaper såsom kopplingshastighet och tålighet är vida överlägsna i kiselkretsar. Men tanken är att plastkretsarna ska öppna en helt ny marknad där deras främsta fördel, priset, är helt avgörande.

Plastkretsar blir nämligen billiga nog att inkorporera i produktförpackningar av alla de slag. Philips ser framför sig hur hela shoppingvagnar fyllda med varor scannas in beröringsfritt och snabbt, utan att en enda vara plockas ur vagnen. Konventionella kretsar skulle vara på tok för dyra för denna typ av produktmärkning. Dessutom har plastkretsarna en annan i detta sammanhang viktig fördel, de är så böjliga att de kan vikas dubbla utan att ta skada.

Den prototypkrets som företaget visade upp i slutet av 1997 ser ut som ett mycket litet klistermärke, men är en komplett RF-baserad identifierings- och stöldskyddssändtagare med en 15-bitars programmerbar kodgenerator.

Halvledande polymerer har visserligen redan tidigare utnyttjats som den aktiva komponenten i MISFET-kretsar, men i Philips plastkrets har för första gången även de ledande och isolerande transistordelarna gjorts i polymermaterial.

Tillverkningsprocessen för plastkretsarna liknar den för vanliga kiselkretsar, men den är betydligt enklare. Till skillnad från kiselhalvledare är halvledande polymerer nämligen inte kristallina utan amorfa. Det gör att bekymmer som varierande kristallstrukturer och kristallavstånd inte gör sig gällande vid tillverkningen av plastkretsar.

Dessutom kräver polymerprocessen ingen etsning, vilket väsentligt förkortar och förenklar tillverkningen. Och därmed blir plastkretsarna billigare att tillverka än sina kiselbaserade motsvarigheter.

En folie av polyimid beläggs i polymerprocessen med tunna lager av ledande polyanilin, där kretsmönster skapas efter exponering i ultraviolett ljus genom en mask, varvid den ledande polymeren reduceras till en icke-ledande polymervariant. Skikt av halvledande och isolerande polymerer läggs mellan de båda elektrodlagren.

Hittills klarar dock plastkretsarna endast att hantera 30 bitar information per sekund, men Philips-forskarna är säkra på att kunna förbättra prestanda och snart åstadkomma betydligt snabbare plastkretsar.

Gittan Cedervall