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线宽0.8μm新型印刷电子手艺 可高温高速大面积建造

颁布发表时候:2015-07-15 08:16:15 分类:材料下载

 日本在操纵印刷体例建造电子元器件的手艺方面获得了大幅前进。日本财产手艺综合研讨所、东京大学、山形大学和田中贵金属财产于2016年4月颁布发表,开辟出了基于新道理的布线印刷手艺“SuPR-NaP法”(Surface PhotoReactive Nanometal Printing,外表光反映纳米金属印刷法)。操纵这项手艺,可同时完成布线宽度等的微细化、大面积化和高速建造。

  与曩昔罕见的喷墨印刷、丝网印刷比拟,SuPR-NaP法的布线宽度能够或许或许减少到几很是之一,还能在大型柔性电路板长进行高速印刷。加工温度只要50~80℃,能够或许或许操纵PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等耐热温度较低的树脂作为基材。

  田中贵金属将以操纵该手艺建造的通明导电膜为根本建造触摸面板传感器,打算从2017年1月起头供给样品。

  超出以往的通明导电膜

  接纳新方式建造的通明导电膜在光透射率与薄膜电阻值两方面都超出了传统手艺(图1)。这是由于布线变细,接近可见光的波长,以是反射率降落,并且布线的导电性高于以往的油墨布线。


图1:同时完成了高光透射率、低薄膜电阻值的平均的布线

  (a)SuPR-NaP法与此刻的通明导电膜的光透射率、薄膜电阻值的比拟。越接近左上方,通明导电膜的机能越高。SuPR-NaP法在薄膜电阻率为20Ω/□时,光透射率高达93%。(b)操纵以往的涂敷方式,会呈现布线等的边缘较厚的“咖啡渍题目”。(c)用SuPR-NaP法加工任何布线宽度,布线的厚度都根基牢固。 

  布线导电性高是由于长度标的目的上厚度很是平均,并且布线截面的厚度平均,在宽度不异的环境下,布线的截面积比操纵以往手艺时更大。

  这要归功于SuPR-NaP法处置了搅扰涂敷布线的“咖啡渍”题目。这是一种涂敷不均题目,是由于没法节制布线的厚度,在想要增添厚度时,布线宽度变大的景象。而新手艺能够或许或许在30~100nm的规模内节制布线的厚度。

  统筹微细化与大面积化

  布线的微细化此前就已完成。产综研2002年开辟出的“Super inkjet(SIJ)法”能够或许或许印刷宽度为1μm摆布的布线。但这类方式是操纵超微量的液滴,一一绘制微细的布线,出产速率很是慢,不合适用来量产大面积器件。

  与之比拟,SuPR-NaP法是经由过程波长为172nm的紫外线(UV)暴光,同一绘制布线图案,涂敷油墨只要操纵刮板扫过外表便可,微细化与大面积化并不抵触,建造大面积器件时速率也很快(图2)。研讨职员这次试制了8英寸(约200mm)的触摸面板传感器。波长172nm的UV暴光装备能够或许或许接纳市道上用来断根液晶面板外表无机物的“UV处置器”,建造装备的推销本钱也比拟低。


图2:用刮板扫过外表便可完成印刷

  SuPR-NaP法涂敷工艺的提要。起首,在PET和PEN等基材上涂敷含氟聚合物。从光掩模的下面照耀UV,烧制布线图案。而后操纵刮板涂敷银纳米油墨,只要布线图案上会留下银纳米油墨,构成布线。

  操纵掩护基连系力的不同

  新手艺能够或许或许完成这一冲破,是由于印刷时在以往的亲疏节制的根本上,接纳了挑选性化学吸附银墨水的手艺,使墨水牢固在绘制好布线图案的基材上(图3)。


图3:经由过程化学方式,将银纳米油墨牢固在基材上

  SuPR-NaP法使银纳米油墨附着在基材上的道理。向含氟聚合物照耀UV后,外表会构成大批的羧基。以烷基胺为掩护基的银纳米粒子与这里打仗后,与银连系力更强的羧基将置换烷基胺,吸附住银。

  亲疏节制是教唆基材外表上有布线图案的局部亲水性高,不图案的局部疏水性高的节制手艺。曩昔的方式大多是只将油墨“放在”亲水性高的局部,在节制布线厚度、减少布线宽度上存在限定。并且,银与基材之间的粘着性差,在曲折和拉伸基材时,布线有能够从基材上剥落。

  而新方式是先在基材上涂敷薄薄的一层含氟聚合物,而后经由过程UV暴光绘制图案。在颠末暴光的含氟聚合物的外表,会呈现大批的羧基。不暴光的外表疏水性高,在颠末暴光后,疏水性会略有降落。

  接纳的银墨水由山形大学的栗原君子传授开辟,田中贵金属正在推动产物化,这类墨水在直径约为13nm的银纳米粒子外包裹了烷基胺掩护基。掩护基的感化是避免银纳米粒子凝固,曩昔的银墨水大多操纵与银连系力强的羧基。但正由于连系力强,在涂敷银墨水以后,须要进步退火温度能力去除掩护基。

  而烷基胺与银纳米粒子的连系力衰,在涂敷后能够或许或许被含氟聚合物上的羧基置换,使银纳米粒子牢固在基材上。主导本次手艺开辟的产综研柔性电子研讨中间总研讨主管、东京大学研讨生院工学系研讨科物理工程专业的传授长谷川达夫说:“牢固的粘出力是大气压的50倍、即5MPa以上,即便以1mm的曲率半径曲折100次也不会剥落。”

  接纳新手艺后,“咖啡渍”不再发生。银纳米粒子之间的烷基胺会在加热到约50~80℃时零落,而本来的退火温度要在100℃以上。

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