金属无颗粒型导电墨水在印刷电子中的应用

李星翰

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摘要

^{印刷电子是一项新兴的微电子制造技术，}采用喷墨方式制备电子器件在印刷电子研究中占有极为重要的地位^。常用的颗粒型金属导电墨水，但是由于颗粒本身的性质^，容易出现团聚^，聚沉^，甚至堵塞喷嘴的现象^；而以金属前驱体化物为主要组分的无颗粒型导电墨水相比之下却表现出了极大的优势^，具有制备工艺简单^，稳定性高等显著特点^，尤其适于喷墨打印过程^。

关键词：印刷电子；喷墨；导电墨水；无颗粒

1导电墨水的应用

1.1在PCB行业中应用

PCB(printedcircuitboard),中文名称为橡胶印制光子电路板,又称之为印刷电子线路板,它是重要的生产电子电路部件,是生产电子专用元器件的重要支撑体,是生产电子专用元器件及与电气线路连接的重要载体,有"电子产品之母"的荣誉称号。涉及到的范围较为广泛,可以算是说几乎每种智能电子通讯设备,小到智能电子手表及智能手环、计算器,大到电子计算机、通信以及电子通讯设备、军用电子武器系统,只要其内存在量子集成电路等各种电子元件,为了把各个电子元件之间的量子电气电路互连,都可能需要大量使用印制板。一般来说印制电子线路板主要是由连接绝缘元件底板、连接印制导线和导电装配件及焊接其他电子元件的连接焊盘底板组成,具有连接导电印制线路和连接绝缘元件底板的双重连接作用。PCB图形制造的关键技术部分主要问题涉及图形导电互连线路与焊接线宽的图形加工、孔金属一体化的图形成型,以及图形互连导电线路与图形之间的焊接制作和空间转移等技术问题。传统的PCB产品制造的方法主要是通过加工蚀刻法和减工合成法加工制备的,这种制造方法还具有很多新的缺点,例如产品生产复杂工序多、材料贵和能源消耗大、废液排放高、对社会环境造成一定影响等。比如多层和多堆积层的PCB,需要多层重复进行加工,从而就会使它的工作量显得变的很大,除此之外每层都还需要重复涉及几道到十几十多道工序,所以这就会直接引发加工效率低、浪费较大、污染严重、成本偏高等等的一系列矛盾。

1.2在RFID行业中应用

电子标签(RFID)软件又称无线射频数据标签,应答器,读写器(主要取决于一个电子标签软件是否完全可以无线直接改写射频数据)。电子标签与射频阅读器之间通过相互耦合每个元件通道实现整个射频时序信号的整个空间(几乎无任何接触)时间耦合;在每个耦合元件通道内,根据射频时序空间关系,实现射频能量的时间传递和矢量数据交换。RFID技术作为一项先进的工业自动识别和电子数据采集处理技术,被业界公认已成为21世纪十大重要信息技术之一,已经成功地被应用涉及到各个方面,生产设备制造、物流经营管理、公共安全等等。

1.3在传感器中的应用

传感器(它的英文名称:transducer)是它是一种自动检测测量装置,它主要能够使感受器收到被自动测量的各种信息,并能将每个感受器收到的测量信息,按一定时间规律自动变换为形成为无线电信号或其他所有必需信息形式的测量信息进行输出,以便于满足测量信息的实时传输、处理、存储、显示、记录和过程控制等技术要求。传感器在我们的生活中扮演着重要的角色,传感器早已广泛渗透到各行各业中就比如机械工业生产、宇宙资源开发、海洋资源探测、环境生态保护、资源生态调查、医学疾病诊断、生物工程、甚至历史文物保护等等极其之泛的应用领域。可以毫不刻意夸张地解释说,从茫茫的太空,到浩瀚的地球海洋,以至各种复杂的建筑工程监控系统,几乎每一个国家现代化工程项目,都必须离不开各种各样的电子传感器,传感器信息技术在国家发展国民经济、推动人类社会文明进步等各方面的重要推动作用,是十分明显的,目前世界各国都十分重视这一领域的发展。

1.4在ＯＬＥＤ中应用

EL(electro-luminescenced是电子或激发性荧光)这种显示器,它是通过外加一定电流在一种可电激发光化学物质上以电来达到电激发光显示效果的一种显示器,其电激发光运动原理和电激发光光电二极体(LED)的电激发光运动原理相似。

然而这种导电显示墨水对于印制OLED的光无异于新的一种救命一根稻草,因为这种导电显示墨水不仅不但可以除了用于直接制作各种导电显示线路、电极以外,而且还甚至可以被用于直接制作电子晶体管、电感、电容、电阻、电池等多种功能电子组件。OLED的光在亮度、对比度、清晰度、柔韧性多个技术方面都将发展达到一个大的新台阶高水平.OLED显示屏不仅可以做到快速成像,而且视角180°左右,其优点耗电极低并且该显示器的整体重量小、抗震稳定性好。导电电子墨水在OLED上面的广泛应用,除了有的可以直接用来印制各种导电墨水线路,还有的可以印制用于oled的透明金属电极。

2目前世界喷墨导电墨水发展

2.1国际喷墨导电墨水研究

目前喷墨电路导电电子墨水打印技术仍然普遍存在一些技术缺陷和潜在问题,比如英国课题研究工作人员调查发现,当打印导电电子墨水技术使用于一种传统喷墨电路板上的墨与铜丝相连时比较电阻偏大,说明导电墨水很难高效的传输非常大的电流,所以当实际需要大电流传输,这种类似情况要求时,此时导电墨水需要借用化学镀或者电镀其他方法进行制备导线电路。研究人员还指出导电墨水在智能操作电路方面有一定局限,比如导电墨水还不能做到像硅芯片那样高密度线路,如果使用导电墨水去制作计算器,那么该计算器的体积会变得很庞大。

2.2国内导电墨水开辟新天地

国内电子导电与石墨水产业开辟新发展天地在国内,RFID已经被国家列为今年我国电子信息技术产业领域拥有国家自主研发知识产权的第一批重要技术产品,这充分说明今年国家重点科技创新计划和人才建设基金投资将对该关键技术和其他新产品的开发研制及应用产业化发展予以重点技术支持。对参与开发该核心技术和相关产品的外国企业在技术专利申请、标准规则制定、国际贸易和技术合作等各个方面应当予以政策支持。在开展RFID应用方面,RFID的实际应用已经从前两年较为少见逐渐发展扩大到在很多专业领域均可直观见到,但目前总体来说仍然还处于应用初级阶段。

3结论

金属无颗粒型导电墨水在印制电路(PrintedCircuitboard简PCB)、电子标签radiofrequencyidentificationrd简RFID)、有机电子发光光电二极管(organicLightingEmitting Diode简OLED)、智能显示屏、电池和太阳能电池、传感器和电子封装等方面所显示出巨大应用潜力,不久的将来将会成为彻底改变当今人类工业生产,生活工作方式的一项世界领军技术。导电墨水是印刷电子的关键材料,在其他电子电路领域中有极大的发展潜力,导电墨水的应用将极大地促进我国在节能环保,显示技术及太阳能电池行业方面的快速发展,在传统产业升级和新兴产业布局两个方面做出贡献,在未来有广阔的发展空间。

参考文献

[1-1]吴郡堂,HsuSLC,TsaiMH,etalThinSolidFilms,2009,517,（5913-5917）

[1-2]ShenWF,SongWJ,Appliedsurfacescience,2012,258(7384-7388)

[1-3]Chen SP,KaoZK,LinJL,etal,AppliedMatenials&Interfaces,2012,4（7064-7068）

作者简介：李星翰，1993.11.07,性别：男,籍贯：辽宁省锦州市

学历：大专,学校：上海健康医学院,研究方向：电子