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打印金属图案和电路的技巧与要点

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:相比之前采用GaIn24.5制作的液态金属图案,使用Bi35In48.6Sn16Zn0.4墨水制作的图案柔性不强,所以这种墨水更适合于在固态基底上快速制作PCB板。图6.10比较了GaIn24.5和Bi35In48.6Sn16Zn0.4墨水回收区别,从图中可以看出很难将GaIn24.5墨水从基底上直接去除,它也容易黏附到皮肤上而对健康造成潜在影响,这是因为金属表面镓氧化物会提高液态金属和基底之间的润湿性及黏附性。图6.10两种液态金属墨水打印线路的回收比较[3]a.GaIn24.5线路;b.Bi35In48.6Sn16Zn0.4线路。

打印金属图案和电路的技巧与要点

图6.8a显示了使用墨水为Bi35In48.6Sn16Zn0.4的加热笔,借助于钢尺直接在PVC基底上书写的线条图案[3],笔尖滚珠的直径为0.7 mm。图6.8b和6.8c分别为线条宽度和厚度的扫描电镜图片。线条上的印痕是金属墨水固化时收缩所引起的,宽度和厚度测量值分别为109.3 μm和57.7 μm,尺寸显著小于先前采用直写式打印方法的研究结果。显然,使用更细的笔尖时将能得到更高的分辨率。采用这种手写式的方法可以很方便地绘制电子线路,快捷灵活,即写即用,具有很好的应用前景。

图6.8 由Bi35In48.6Sn16Zn0.4金属加热笔书写的导电线条[3]

a.在PVC基底上书写的固体导电线条;b、c.分别为线条宽度和厚度的ESEM图像。

图6.9a显示了一个打印的帆船图案,表明使用这种金属墨水制作复杂图案的可行性[3]。图6.9b显示了一个采用直写式方法制作的印刷电路板,只需将元器件放在电路板上相应的位置并用导电黏结剂接合,即可制作出功能电路,线路打印过程只要数分钟,与传统复杂的电路板制作工艺相比,极大地缩短了时间。

图6.9 液态金属加热手写笔直写的液态金属固体金属图案[3]

a.帆船图案;b.电路板图案。标尺长度均为2cm。(www.xing528.com)

相比之前采用GaIn24.5制作的液态金属图案,使用Bi35In48.6Sn16Zn0.4墨水制作的图案柔性不强,所以这种墨水更适合于在固态基底上快速制作PCB板。如果在长时间使用之后线路上出现裂纹,只需将线路加热至墨水熔点以上使其复合即可。另外,采用Bi35In48.6Sn16Zn0.4墨水的直写式技术所制备的打印物品易于回收,几乎不会对环境造成污染。图6.10比较了GaIn24.5和Bi35In48.6Sn16Zn0.4墨水回收区别,从图中可以看出很难将GaIn24.5墨水从基底上直接去除,它也容易黏附到皮肤上而对健康造成潜在影响,这是因为金属表面镓氧化物会提高液态金属和基底之间的润湿性及黏附性。与之不同的是,固态的Bi35In48.6Sn16Zn0.4墨水易于从基底上剥离、收集并熔化回收,既不污染环境,又节约了墨水材料。

图6.10 两种液态金属墨水打印线路的回收比较[3]

a.GaIn24.5线路;b.Bi35In48.6Sn16Zn0.4线路。

上述技术已促成实用技术产品的开发(图6.11),对应装置甚至可用于三维电子器件的书写和制作。

图6.11 基于加热技术的商用液态金属加热手写笔及其应用情况

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