Методика, описанная на этой неделе в Journal of Applied Physics от AIP Publishing, была разработана в ответ на производственную потребность в быстром, надежном и простом производственном процессе и с прицелом на снижение воздействия стандартных производственных процессов на окружающую среду. Наночастицы серебра для струйных чернил были выбраны из-за их промышленной доступности. Серебро легко воспроизводится в виде наночастиц в устойчивые чернила, которые легко спекать. Хотя серебро недешево, использованное количество было настолько скудным, что затраты оставались низкими.
По словам Хавьера Аррезе, члена исследовательской группы, задача исследовательской группы заключалась в том, чтобы «делать все на одном оборудовании», улучшая или подтверждая производительность стандартного производства за счет использования технологии струйной печати для схем и соединения микросхем.«Мы разработали несколько электронных схем со струйной печатью, и много раз нам приходилось вставлять SMD-чип, чтобы достичь поставленных целей», — сказал Аррез. «Наш подход заключался в использовании той же машины для склеивания, что и для печатной схемы».Самой большой проблемой было получение высоких значений электрического контакта для всех семейств SMD.
Для этого команда предложила использовать серебряные чернила, напечатанные струйным принтером, в качестве раствора для сборки / пайки. Капли серебряных чернил осаждались вблизи области перекрытия между контактными площадками SMD-устройства и напечатанными нижними токопроводящими дорожками, при этом чернила текли через границу раздела за счет капиллярности. Это явление работает так же, как губка: небольшие пустоты в структуре губки поглощают жидкость, позволяя жидкости вытягиваться с поверхности в губку. В этом случае тонкая граница раздела действует как небольшие пустоты в губке.
Используя преимущество поверхностной энергии, существующей в наномасштабе, чернила с наночастицами серебра (AgNP) обеспечивают высокую электропроводность после термической обработки при очень низких температурах, и, таким образом, может быть достигнуто соединение с высокой электропроводностью. Используя этот предложенный метод, интеллектуальная гибкая гибридная схема была продемонстрирована на бумаге, где различные SMD были собраны чернилами AgNP, демонстрируя надежность и осуществимость метода.«В нашем исследовании было много сюрпризов. Один из них заключался в том, насколько хорошо SMD-чипы были связаны с предыдущими струйными печатными схемами с использованием нашего нового метода по сравнению с существующей стандартной технологией», — сказал Аррезе.
Приложения и последствия этой работы могут иметь далеко идущие последствия.«Мы считаем, что наша работа улучшит существующие радиочастотные [радиочастотные] метки, усилит и продвинет интеллектуальную упаковку, улучшит носимую электронику, гибкую электронику, бумажную электронику … наши результаты заставляют нас поверить в то, что все возможно», — сказал Аррезе.