Кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга (РЭТЭМ)

Технология позволяет сделать экраны дешевле без потери качества.

Сибирские учёные первыми в России создали принтер для печати светодиодных органических OLED-матриц, которые являются главной составляющей экранов гаджетов. Об этом ТАСС сообщил директор НИИ светодиодных технологий Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Василий Туев.

«В настоящее время мы получили полноценные матрицы. Сейчас наша задача найти предприятие, которое взялось бы внедрить это в производство. Ни в России, ни за рубежом нет пока промышленной технологии такого производства – органической 2D-печати светодиодов», – рассказал Туев.

Он пояснил, что подобные устройства – главная составляющая экранов для смартфонов, планшетов и других устройств. В настоящее время они производятся в нескольких странах мира с использованием стандартной технологии термовакуумного напыления. В России нет ни одного производства матриц на органических светоизлучающих полупроводниках (OLED).

Томские учёные предложили печатать тонкие плёнки, составляющие светодиод, полимерными чернилами на 2D-принтере – это позволит сделать экраны дешевле без потери качества.

По его словам, теперь учёным необходимо разработать сверхточное оборудование и «чернила» с особым составом, которые можно использовать в массовом производстве.

Работы велись учёными ТУСУРа, Института высокомолекулярных соединений РАН (Санкт-Петербург), Сибирского физико-технического института Томского госуниверситета, НИИ полупроводниковых приборов (Томск) и «САН Инновации» (Новосибирск). Заказчиком проекта выступил Минпромторг РФ.

Сейчас совместно с промышленными партнёрами проводятся испытания полученных экспериментальных образцов.

Учёные Томского университета систем управления и радиоэлектроники разработали технологию изготовления многослойных печатных плат с использованием композиций на основе полимерных матриц и модифицированных нанопорошков. Разработка позволит избавиться от импортных составляющих и удешевить стоимость продукции в три-пять раз, сообщил в понедельник в беседе с корр. ИТАР-ТАСС завкафедрой радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга ТУСУР Василий Туев.

«Наши печатные платы будут использоваться в производстве светодиодных светильников. Благодаря улучшенным характеристикам плат – уменьшению электрического сопротивления и увеличению теплопроводности – они смогут повысить качество светильников и их конкурентоспособность на рынке», – отметил учёный.

Он пояснил, что традиционное производство многослойной печатной платы состоит из целого ряда сложных и дорогостоящих технологических операций. «Наша технология значительно упрощена и предполагает уменьшение операций. Согласно ей, на металлическое основание в одном технологическом потоке наносятся два слоя специальных композиционных материалов. При этом температура спекания этих слоёв составляет около 180 градусов Цельсия», – уточнил Туев.

Он подчеркнул, что в производстве печатных плат применяются нанопорошки томского производства.

По словам учёного, совместно с промышленными партнёрами проводятся испытания полученных экспериментальных образцов, а также ведётся работа над усовершенствованием технологических операций производства плат. Работы финансируются министерством науки и образования РФ при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Российские ученые и специалисты создали первый в стране принтер для печати светодиодных органических OLED-матриц. Основной компонент дисплеев для смартфонов и других приборов позволяет сделать их дешевле без потери качества.

«В настоящее время мы получили полноценные матрицы. Сейчас наша задача – найти предприятие, которое взялось бы – внедрить это в производство. Ни в России, ни за рубежом нет пока промышленной технологии такого производства органической 2D-печати светодиодов», – рассказал директор НИИ светодиодных технологий Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Василий Туев, которого цитирует ТАСС.

Органический светодиод (organic light-emitting diode – OLED) – это полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, эффективно излучающих свет при пропускании через них электрического тока. Василий Туев пояснил, что подобные устройства – главная составляющая экранов для смартфонов, планшетов и других устройств. В настоящее время они производятся в нескольких странах мира с использованием стандартной технологии термовакуумного напыления. В России такого производства нет.

Томские ученые предложили печатать тонкие пленки, составляющие светодиод, полимерными чернилами на 2D-принтере - это позволит сделать экраны дешевле без потери качества. По словам Василия Туева, теперь ученым необходимо разработать сверхточное оборудование и «чернила» с особым составом, которые можно использовать в массовом производстве.

Работы велись учеными ТУСУРа, Института высокомолекулярных соединений РАН (Санкт-Петербург), Сибирского физико-технического института Томского госуниверситета, НИИ полупроводниковых приборов (Томск) и «САН Инновации» (Новосибирск). Заказчиком проекта выступило Министерство промышленности и торговли.

В ТУСУРе открылся экспериментальный зимний сад. Все растения принесли студенты и сотрудники университета. Идея создания зимнего сада пришла ещё летом, с этого времени сотрудники кафедры радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга принимали растения. На них будут проводиться эксперименты.

Ирина Екимова, доцент кафедры РЭТЭМ, объяснила, что планируется провести ряд научно-исследовательских работ, в частности по изменению электромагнитных полей.

Сейчас в экспериментальном зимнем саду 30 растений. В основном они экзотические: из стран Африки, Индии и Азии, – а первыми растениями здесь были кактус и сансевиерия или попросту щучий хвост. Ещё летом по просьбе нашей съёмочной группы в ТУСУРе проводили небольшой эксперимент – проверяли миф о том, что кактус способен защитить человека от вредного излучения, проверяли с помощью специального прибора. Тогда замеры показали, что кактус совершенно не поглощает излучение от компьютера. Впрочем, хороших результатов не показал тогда и щучий хвост.

Учёные говорят, по одиночке эти растения действительно не способны защитить человека от вредного излучения. Способен ли на это целый зимний сад, говорить пока рано. Первые замеры студенты кафедры уже провели, данные сейчас будут обрабатывать, сравнивать и делать выводы.

Иван Клесов
vesti.tvtomsk.ru от 1 ноября 2013 г.

https://youtu.be/mtoptO8UvYk

https://youtu.be/EcQkn-S_B3c

Производство светодиодов сегодня – выгодный наукоёмкий бизнес. Мировой рынок LED оценивается уже в несколько миллиардов долларов. Российский находится лишь в начале своего развития, но томские компании очень активны: одни занимаются изготовлением светодиодных ламп из импортных комплектующих, другие стремятся в ближайшие годы открыть собственное производство полного цикла.

Томские наработки лягут в основу отечественной светодиодной промышленности: наряду с Москвой и Санкт-Петербургом в Томске создаётся один из трёх российских центров по внедрению в производство светодиодов. Главный заказчик – ОАО «Российская электроника», входящее в состав Ростехнологий.

Какой же путь нам предстоит пройти?

Сборка – наша, комплектующие – чужие

Сборку светодиодных ламп из импортных комплектующих уже освоили десятки компаний в России. Есть такие и в Томске. Так, производством полупроводниковых светильников занимается ГК «Свет XXI века». Компания «Физтех-Энерго» (подразделение компании – изготовителя манометров «Физтех») запустила производство около года назад.

– Мы используем светодиоды с немецкими, американскими и тайваньскими кристаллами, кристаллы упаковываются в светодиод в Китае, – поясняет заместитель директора по развитию Александр Макогон.

Дольше всех в Томске изготовлением светодиодных ламп занимаются в НИИПП: поставляют лампы для промышленных нужд спецзаказчикам, в том числе используя светодиоды собственного изготовления.

Томская начинка

Созданием светодиодов – начинки для ламп – в России сегодня занимаются лишь несколько компаний: «Корвет Лайтс» и НПЦ ОЭП ОПТЭЛ – в Москве, ОАО «Светлана-ЛЕД» (бренд SVETLED), ЗАО «Оптоган», ОАО «Протон» – в Санкт-Петербурге, ООО «Транс-Лед» (Великий Новгород), Уральский оптико-механический завод, завод Samsung Electronics (Калужская область).

– Технология изготовления светодиода – высокотехнологичная, наукоёмкая, – поясняет заведующий кафедрой радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга ТУСУРа доктор технических наук Василий Туев. – В промышленных масштабах светодиоды в России только начинают делать, и точками создания высокотехнологичных производств должны стать Томск, Санкт-Петербург и Москва.

Решение по открытию в России трёх базовых центров внедрения светодиодов приняло в 2010 году руководство Росэлектроники. Работа в этом направлении уже ведётся: две профильные компании – «Руслед» (R&D – подразделение ГК «Свет XXI века») и «Базовый центр светодиодных технологий» (создан на базе НИИПП) – стали резидентами томской ТВЗ. Первая реализует проект «Центр разработки энергосберегающей светотехники» и планирует на южной площадке ТВЗ создать масштабное производство светодиодных ламп общего и специального назначения. Вторая занимается исследованиями по разработке, проектированию, производству и испытаниям новых материалов, технологий и конструкций светотехнической продукции на базе светодиодов и будет строить завод по изготовлению светодиодных ламп полного цикла.

– Мы даже шутили по этому поводу, мол, когда НИИПП построит завод, то светодиоды будем брать у них через забор, – говорит о перспективах сотрудничества один из руководителей ООО «Руслед» Анатолий Алексеев.

Начать строительство завода полного цикла томичи планируют уже в 2012 году. Это производство – совместное детище НИИПП, ТУСУРа, ТПУ и ТГУ, которым придётся не только разрабатывать технологическую цепочку по изготовлению светодиодной продукции, но и готовить под проект высококлассных инженеров. Работа уже сейчас ведётся активно: в декабре 2011 в НИИПП открылась лаборатория, где работает пилотная линия оборудования, закупленная ТУСУРом при выполнении работ по 218-му постановлению правительства. Учёные отрабатывают на нём технологические процессы, которые будут применяться на будущем производстве: правильную температуру пайки, сушки, концентрацию и дозировку люминофора и др. Уже сейчас на этом оборудовании собирают тысячи светодиодов – на основе как отечественных, так и импортных кристаллов.

Кристаллы пойдут в рост

Собственное производство кристаллов – основы каждого светодиода – непременное условие для того, чтобы конечная продукция была конкурентоспособной. Сейчас их выращиванием в промышленных объёмах в России вообще никто не занимается – слишком уж сложна технология. Но опыт есть – в научных лабораториях Томска, Москвы и Санкт-Петербурга. К тому же для выращивания кристаллов необходима дорогостоящая эпитаксиальная установка, в которой можно регулировать температуру и толщину наносимых материалов. Такое оборудование сегодня производят только за рубежом – в Японии (Taiyo Nippon Sanso), Европе (Aixtron), Америке (Veeco). В Москве и Санкт-Петербурге эпитаксиальные установки уже приобрели. Такое оборудование должно появиться и в Томске.

В общем, всё говорит о том, что для томичей пришло время использовать накопленный в течение десятилетий производственный, научный и инновационный потенциал для решения задачи национальной важности.

В томском НИИПП путь от создания первого белого светодиода (его изобрёл японский учёный Накамура в 1998 году) до энергосберегающих ламп занял несколько лет. Первый заказ по белым лампам для промышленного применения в НИИПП появился в 2006 году, но только в 2009 разработка достигла такого уровня, что её стало возможно применять в лампах для бытового использования.

А вы знаете, что…

Белый свет светодиода появляется после нанесения на голубой кристалл жёлтого люминофора (наиболее перспективная технология изготовления кристаллов).

Реализация проекта по созданию в Томске базового центра светодиодных технологий – хороший пример совместной работы в рамках реального консорциума университетов. ТУСУР в этом проекте отвечает за создание технологии производства светодиодов, ТПУ – за создание технологии проектирования и сборки устройств, ТГУ – за создание технологии производства полупроводниковых материалов для светодиодов. НИИПП как базовое предприятие-партнёр задействован на всех этапах проекта.

По данным аналитического агентства IMS Research за 2009 год, первую позицию в мире по числу выпускаемых светодиодных чипов занимает Тайвань (37,3 %), второе – Япония (24,4 %), третье – Корея (21,3 %). Далее идут компании из США (10,8 %), Европы (4,4 %), Китая (1,9 %). Все производители связаны между собой общими лицензиями, патентами, производственные мощности и дистрибьюторские сети по продвижению продуктов расположены по всему миру.

Производство светодиодных ламп полного цикла:

1. создание материалов – особо чистых газов и металлов, из которых будут выращивать кристаллы,
2. выращивание кристалла, разделение его на чипы,
3. изготовление светодиодов из чипов, сортировка чипов,
4. сборка ламп из светодиодов.

Сравните сами

Сила света:

1. лампы накаливания – около 10 (7 – 17) люмен* на ватт,
2. галогенные – 30 люмен на ватт,
3. люминесцентные лампы – 60 люмен на ватт,
4. светодиодные лампы – от 120 и выше люмен на ватт.

* Люмен – единица светового потока в Международной системе единиц.

Словарик

LED – неорганический светодиод или светоизлучающий диод (LED от англ. Light-emitting diode)

OLED – органический светодиод – новое направление, которое в России пока находится на начальной стадии.

Анастасия Селянина
tomsk-novosti.ru

Сто двадцать шесть лет назад в начале февраля немецким химиком Клеменсом Винклером был открыт химический элемент, который произвёл настоящую техническую революцию. Учёный назвал его в честь своей страны германием. Существование химического элемента, который получил название германия, ещё за 15 лет до открытия своими расчётами предсказал Дмитрий Менделеев. Узнав об открытии Винклера, Менделеев полностью поддержал учёного и одобрил название элемента.

Германий стал первым ведущим полупроводниковым материалом. Вся электроника с ламп перешла на полупроводники. Германиевые диоды и триоды стали применяться в радиоприёмниках, телевизорах, измерительной аппаратуре, в радиостанциях, звукозаписывающей аппаратуре.

Виктор Мальцев, директор музея истории связи Томского филиала ОАО "Ростелеком": "Вот был прибор "Репортёр-5", очень малогабаритный. Он был очень удобный, а до этого такой же прибор был по метру – полутора, и, чтобы его сдвинуть, нужно было два человека".

Несомненное преимущество германия – малогабаритность приборов, работающих на нём. Достаточно сравнить электронную лампу и транзистор. Появление полупроводников позволило перейти к производству интегральных схем в электронике, где германиевых диодов и триодов было уже десятки тысяч.

Василий Туев, заведующий кафедрой радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга ТУСУР: "На этой печатной плате расположен корпус интергальной схемы, который насчитывает до полумиллиона полупроводников, и вот очередной шаг в совершенствовании техники как продолжение начатой революции с поялвением первых германиевых элементов".

Помимо малогабаритности, приборы, созданные на новой элементной базе, отличались высокой эффективностью: увеличивалась скорость работы вычислительной техники, точность измерительной аппаратуры, устойчивость приёма сигналов на радиоприёмниках. Сегодня на смену германию пришли новые полупроводниковые материалы, но этот химический элемент останется первым полупроводником в истории технического прогресса.

Наталья Черткова
ГТРК "Томск" от 10 февраля 2012 г.

https://youtu.be/KSqwaqeMIVQ

ТУСУР и НИИПП открыли в Томске лабораторию технологической сборки светодиодов. Этот проект ведёт госкорпорация «Ростехнологии».

Открытие подобной лаборатории стало первым шагом к целой индустрии нового класса источников света. Расположена лаборатория на площадях Института полупроводниковых приборов. Сегодня это первое и пока единственное в стране серийное производство светодиодов.

Юрий Курило, генеральный директор НИИПП: «Это производственный участок, на котором будет серийно производится продукция, это светодиоды белого и не только белого свечения, бытовые, промышленные».

В перспективе в Томске планируется строительство завода по производству светодиодов и светотехнической продукции. Это будет один из трёх заводов России. Основная задача лаборатории на первом этапе – разработать, а затем и усовершенствовать технологию серийного производства светодиодов за то время, пока будет строиться завод.

Василий Туев, доктор технических наук, заведующий кафедрой РЭТЭМ, ТУСУР: «Лаборатория должна отработать технологию сборки светодиодов, это будет реализовано на строящемся заводе. На готовом производстве делать отстройку очень дорого».

О том, насколько важно такое производство для Томска и России, говорит всего лишь один факт: пока предприятия, производящие светодиодные лампы, вынуждены закупать сами светодиоды за границей. Проект госкорпорации «Ростехнологии» призван обеспечить выпуск светодиодной продукции на российских предприятиях.

Федор Боярков, руководитель группы советников генерального директора ОАО «Российская электроника»: «Данное предприятие является базовым, оно обладает огромным опытом изготовления светодиодов – более 30 лет. Сверхяркие светодиоды – первый шаг, в дальнейшем будет сотрудничество с вузами, организация промышленного производства».

В будущем Томску предстоит стать базовым центром с полным циклом производства светодиодов. А это значит, что их будут не только собирать на производстве, но и выращивать для них кристалл, то есть саму основу.

Наталья Черткова
vesti.tvtomsk.ru от 23 декабря 2011 г.

https://youtu.be/6fqvxOux--o

https://youtu.be/7Gk4FM8bkA0

https://youtu.be/BPX_qL4yYrk

https://youtu.be/tHisut_PPMg