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柔性电路数字印刷的导电油墨技术

2007/10/23/09:40 来源:博客

    越来越多的高产量电子制造不断转移至低成本国家,西方国家正谋求新技术以在低产量、高利润生产领域站稳脚跟。

    导电材料数字印刷是一种生产柔性和刚性PCB的灵活方法,无需预先提供昂贵的加工程序。非重复性加工使低产量成本和周转时间大大减少,并提供了代替历来用于PCB生产的劳力密集程度较高工艺的方法。

    传统上,PCB生产是一种劳动力密集程度相当高的工艺,其步骤繁多,而且每个步骤都需要一定的人工干预。传统PCB生产还依赖于前端非重复性工程(NRE)初期费用。它通常以诸如光掩模或丝网等生产工具的形式体现。这表明初期加工成本将对小批量生产运营带来严重影响,而相关劳力和基础设施成本将决定大批量生产成本。因此,高产量PCB生产不得不转至低成本国家以减少成本。

    小型生产运营通常要求具备的便捷性促使生产地点相对而言保持在本地范围内。但加工和劳力成本仍表明这是一种昂贵的工艺,其低产量的单位零部件成本相对较高。导电材料数字印刷为非劳力密集型生产工艺提供了可能性,该工艺还通过排除对诸如丝网或光掩模等初期加工工具需求减少了成本。

    导电材料数字沉积

    过去十年里,数字印刷导电材料的可行性引起了人们的极大关注。这项研究的绝大部分源自有机电子产品领域,其中生产全印电子设备显示器的前提要求具备可印式接触导线和信号总线。大部分初期研究聚焦于诸如聚二氧乙基噻吩/聚对苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)等传导聚合体,后期解决方案采用碳和金属微粒材料。

    传导聚合体存在传导性相对较低的问题,而较厚的丝网印刷银材料可产生较高传导性,但这些材料必须经历一个高温烧结阶段来获得最佳传导性,这因而限制了基底材料的选择范围。然而,采用金属颗粒墨通常无法对印刷线路板(PWB)进行喷墨印刷,因为颗粒大小和凝结方向会严重影响印刷工艺的可靠性。在油墨中开发金属纳米颗粒取得的新发展使喷墨印刷成为可能,但其生成的薄墨层和烧结需求仍然限制了该工艺的实用性。

    提供极大传导性的低温数字工艺将带来一种在低成本柔性和刚性基底上完成快速原型制造和中小型批量生产的快速而灵活的途径。

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