Elektroniikan keramiikkakomponentteja uusin keinoin

Oulun yliopistossa on kehitetty uusi valmistusmenetelmä, jonka ansiosta keraamikomponentteja voidaan tehdä 3D-tulostamalla tai suoraan osaksi painettavaa elektroniikkaa. Uusi menetelmä avaa mahdollisuuden tehdä elektroniikan ja tietoliikennetekniikan sovelluksiin runsaasti uusia ominaisuuksia –  vieläpä entistä taloudellisemmin ja luotettavammin.

Tähän saakka keraamikomponenttien valmistus on vaatinut erittäin korkean lämpökäsittelyn 850–2000 °C asteessa, minkä vuoksi niihin on ollut mahdotonta suoraan yhdistää lämpöherkkiä nykymateriaaleja kuten elektroniikalle elintärkeitä puolijohteita ja polymeereja.

Tohtorikoulutettava Hanna Kähärin kehittämällä valmistusmenetelmällä keraamikomponenttien valmistus onnistuu huoneenlämmössä. Valmistus tapahtuu liuottamalla ensin pieni määrä keraamijauhetta nesteeseen ja puristamalla se sitten kovaksi ja tiiviiksi.

Uusi valmistusmenetelmä mahdollistaa monimutkaisten ja -muotoisten keraamikomponenttien valmistuksen. Esimerkiksi älypuhelimen muovikuoreen on mahdollista toteuttaa juuri halutunlaisia sähköisiä ominaisuuksia käyttämällä menetelmällä tehtyjä keraamimateriaaleja.

Integroitaessa keraamikomponentit suoraan kannettavien älylaitteiden muihin materiaaleihin erilliset liitokset vähenevät ja laitteen luotettavuus paranee. Lisäksi toimintoja voidaan pakata entistä pienempään tilaan. Uusi menetelmä vähentää myös valmistukseen tarvittavan energian määrää 15–30-kertaisesti.

Menetelmä on osoittautunut toimivaksi. Mikroelektroniikan tutkimusyksikössä on valmistettu uudella menetelmällä mm. antenni, jonka ominaisuudet vastaavat täysin korkeammassa lämpötilassa valmistettua keraamiantennia.

Hanna Kähärin mikroelektroniikan alaan kuuluva väitöskirja uudesta valmistusmenetelmästä tarkastetaan Oulun yliopistossa 4.11.2016. Keraamikomponenttien uusi valmistusmenetelmä on syntynyt mikroelektroniikan tutkimusyksikön European Research Council (ERC) Ultimate Ceramics -tutkimusprojektissa, jota johtaa professori Heli Jantunen.

TAUSTAA: Keraami on yleisnimitys kiinteille ei-metallisille materiaaleille, joita on tähän saakka valmistettu korkeissa lämpötiloissa epäorgaanisista lähtöaineista. Tietotekniikassa ja elektroniikassa keraameja käytetään yleisesti niiden erinomaisten sähköisten ominaisuuksien sekä lämmön, kemikaalien ja korroosion kestävyyden vuoksi. Yleisimmät keraamit ovat eristeitä, mutta erikoiskeraameilla on hyvin monenlaisia sähköisiä ominaisuuksia. Tyypillisiä sähkökeraameja ovat erilaiset metallioksidit.

LISÄÄ: Oulun yliopiston mikroelektroniikan tutkimusyksikkö (LINKKI) ja Hanna Kähärin väitöskirja ”A room-temperature fabrication method for microwave dielectric Li₂MoO₄ ceramics and their applicability for antennas” (LINKKI, pdf 2,3 Mt).

Päivitetty 27.10.2016

Uusimmat teknologiauutiset kätevästi uutiskirjeessä – kerran viikossa. (LINKKI)

LUE – UUTTA  – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi verkosta!