優(yōu)化印刷電子器件的激光燒結(jié)技術(shù)
印刷電子學(xué)可使用標(biāo)準(zhǔn)印刷技術(shù)在不同的襯底上如玻璃、塑料薄膜和紙張,制造電子設(shè)備。近年來研究人員在這方面的興趣正在增長(zhǎng),因?yàn)榭赡鼙葌鹘y(tǒng)方法更有效地制造更便宜的電路。韓國(guó)松春江大學(xué)的研究人員在《AIP Advances》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究對(duì)用綠色激光加工銅納米顆粒油墨技術(shù)提供了新的見解。 Kye-Si Kwon和他的同事以前曾使用銀納米顆粒油墨,但他們轉(zhuǎn)向銅(源于氧化銅)作為可能的低成本替代品。由納米顆粒組成的金屬油墨由于其熔點(diǎn)較低而優(yōu)于散裝金屬。盡管銅的熔點(diǎn)大體上約為1083攝氏度,但據(jù)Kwon說,銅納米顆?梢酝ㄟ^稱為燒結(jié)的過程在150至500℃下達(dá)到它們的熔點(diǎn)。然后,它們可以被合并和綁定在一起。 Kwon研究小組專注于通過吸收光來加熱納米顆粒的光子方法!耙皇光束可以聚焦在非常小的區(qū)域,直到微米級(jí),”Kwon和博士生Md.Khalilur Rahman解釋道。“激光的熱量有兩個(gè)主要目的:將氧化銅轉(zhuǎn)變成銅,并通過熔化促進(jìn)銅粒子的連接。” 選擇綠色激光器用于這些任務(wù)是因?yàn)槠涔猓ㄔ?00-800納米波長(zhǎng)吸收率范圍內(nèi))被認(rèn)為最適合于應(yīng)用的。Kwon也很好奇,因?yàn)閾?jù)他所知,綠色激光在這方面的作用還沒有在其他地方報(bào)道過。 在他們的實(shí)驗(yàn)中,他的小組使用了商業(yè)上可用的氧化銅納米粒子油墨,這兩種油墨在兩種速度下旋涂在玻璃上以獲得兩種厚度。在燒結(jié)之前,他們預(yù)先烘焙材料以干燥大部分溶劑。這是必要的,以減少銅氧化物膜的厚度,并防止氣泡爆炸,可能發(fā)生在溶劑中突然沸騰的照射。經(jīng)過一系列的測(cè)試,Kwon的團(tuán)隊(duì)得出的結(jié)論是預(yù)烘焙溫度應(yīng)該略低于200攝氏度。 研究人員還研究了燒結(jié)過程中激光功率和掃描速度的最佳設(shè)置,以提高銅電路的導(dǎo)電性。他們發(fā)現(xiàn),當(dāng)激光功率在0.3到0.5瓦之間時(shí),產(chǎn)生了最佳的燒結(jié)結(jié)果。他們還發(fā)現(xiàn),為了達(dá)到所需的電導(dǎo)率,激光掃描速度不應(yīng)超過100毫米每秒,或慢于10毫米/秒。 此外,Kwon和他的小組研究了燒結(jié)前后薄膜的厚度及其對(duì)導(dǎo)電性的影響。Kwon和他的研究小組得出結(jié)論,燒結(jié)可以減少74%的厚度。 |