金属先驱墨水喷墨打印被用于许多应用中,比如PCB上的电路互连[6]、一次性显示、射频识别(RFID)标签[7]、有机薄膜晶体管[8]和电致变色器件[9]。此外,大面积打印也成为可能[10]。虽然在塑料电子应用中,金属先驱墨水作为一种快速制造工具的喷墨打印已经取得许多成功,但有些挑战依然存在。
第一,加工温度必须低于基材的Tg和防护材料的热分解温度,如隔音或绝缘材料。第二,喷墨打印的当前分辨率大约是微米级,所以不能与光刻技术相比较。拥有纳米级分辨率的技术包括软光刻、照片光刻、纳米压印光刻技术[11]。在过去的60年里,经过大量资金投入和知识分子的努力,当前工业最高水平32nm的特征尺寸已经取得成功。这种技术对国内最高水平是必要的,当焦点是速度或特征密度以外的特性时,对于高频电路,喷墨打印才起作用。喷墨打印的巨大优势是它是一个“无掩模”的过程,它可以快速从一个设计切换到另一个不需要一组新的昂贵的掩模,这使处理流程更灵活[12]。这也不仅限于一些刚性基材,如硅或砷化镓。因此,要在分辨率和灵活性方面作出权衡。
最后,电导率必须达到一定的依赖于应用程序的值。通常情况下,所获得的电导率在烧结过程中仅仅是金属体积电导率的一小部分。从先驱墨水到块状材料的转换受到处理温度的影响,这很好地低于块状金属熔点。这可以通过多层打印来补偿[13],它的代价是需要更多的时间和材料。因此,在加工条件和特征导电性之间出现了另一个权衡。(www.xing528.com)
本章的首先讨论了喷墨打印导电先驱墨水,包括无机纳米粒子和金属-有机分解物(MOD)墨水和使用这些材料的优势。之后介绍了后印过程的多样选择,以一种不影响基材的方式,使先驱墨水转换为导电的材料。传统烧结技术,如标准的对流炉可以与新的、可替代的以及更多的选择方法做比较。此外,对烧结的机理过程进行了讨论。最后做了小结并提出了对该领域未来发展的一些展望。
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