日本涉足未知領(lǐng)域開(kāi)發(fā)“三維曲面印刷電路技術(shù)”
山形大學(xué)有機(jī)電子研究中心(ROEL)副主任時(shí)任靜士教授2014年7月11日在"思考有機(jī)電子的未來(lái)"研討會(huì)上發(fā)表演講,介紹了他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組正在開(kāi)發(fā)的技術(shù)群。其中,時(shí)任特別提到了在曲面上直接印刷電路的"三維曲面印刷電路技術(shù)(3D-PE)",稱(chēng)"目前還沒(méi)有其他人涉足此類(lèi)技術(shù)"。
時(shí)任公開(kāi)了山形大學(xué)擁有專(zhuān)利的、可低溫?zé)Y(jié)的銀(Ag)納米墨,以及銅(Cu)納米墨的特性。
銀納米墨在涂布后,在室溫環(huán)境下干燥數(shù)小時(shí),導(dǎo)電率就會(huì)降至約200μΩcm。以100℃的溫度燒結(jié)后導(dǎo)電率可降至6μΩcm,以120℃的溫度燒結(jié)則可降至3μΩcm。
銅納米墨方面,時(shí)任研究組與石原化學(xué)共同開(kāi)發(fā)了在氮?dú)猸h(huán)境下的熱燒結(jié)技術(shù),以300℃的溫度燒結(jié)后導(dǎo)電率降至約100μΩcm、350℃燒結(jié)可使導(dǎo)電率降至約18μΩcm。順便提一句,銅塊的導(dǎo)電率為1.7μΩcm。
另外,時(shí)任還與石原化學(xué)開(kāi)發(fā)了銅納米墨的光子燒結(jié)(PhotonicSintering)技術(shù)。只需在大氣環(huán)境中以0.8ms的極短時(shí)間來(lái)照射6000J能量的光,即可將銅布線的導(dǎo)電率降至9μΩcm。
以前利用噴墨技術(shù)使用銀或銅納米墨來(lái)形成電極及布線時(shí),會(huì)產(chǎn)生"咖啡漬效應(yīng)",即布線及電極的周?chē)瓦吘壋霈F(xiàn)隆起的現(xiàn)象。時(shí)任研究組開(kāi)發(fā)的技術(shù)也能解決這一問(wèn)題。
具體做法是以水為溶劑、以30℃的溫度及85--90%的相對(duì)濕度使墨水干燥,這時(shí)布線的截面就會(huì)形成臺(tái)形或中央隆起的丘形,從而消除了咖啡漬效應(yīng)。以85--90%的相對(duì)濕度、140℃的溫度燒結(jié)后,導(dǎo)電率約為30μΩcm。
關(guān)于3D-PE技術(shù),此次并未公開(kāi)其印刷方法,但據(jù)稱(chēng)可將銀納米墨直接印刷到曲面上。布線線寬最大可達(dá)到20μm,還可在圓筒等曲面上印刷。
設(shè)想用于汽車(chē)駕駛席周?chē)膬x表、操作面板(儀表板)上安裝的觸摸面板、汽車(chē)車(chē)內(nèi)布線,以及彎曲機(jī)殼上的天線等。時(shí)任教授表示,"這是用原來(lái)的光刻工藝所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的"。