研发报告详细内容

纳米级制程新技术,未来电子元件可像报纸一样印刷

      材料来源:CINNO

基于激光诱导超塑性的卷对卷(Roll to Roll laser-induced superplasticity)工艺制程是一种新的制造方法,可用于印刷制造超快速纳米量级的电子器件。

这种新的制造技术使用类似于报纸印刷领域常用的卷对卷工艺,可以制作出更光滑、更柔软的用于生产高速电子器件的金属线路。

由普渡大学研究人员开发出的这种低成本工艺,结合了现有工业生产中用于规模化金属加工的工具和方法。研发人员使用了类似于报纸印刷的卷对卷印刷工艺,凭借该工艺的速度和精度,克服了电子产品制造过程中的许多困难。相比于现在,这种工艺大大提升了电子器件的生产速度。

手机、笔记本电脑、平板电脑和许多其他电子设备依靠其内部的金属线路来实现信息的高速处理。目前的金属线路制作方法一般都是通过把薄薄的液态金属液滴透过一张具有目标线路形状的光罩来形成金属线路的,这有点像在墙壁上涂鸦。

“然而问题是,这种技术制作出的金属线路,其表面非常粗糙,这会导致电子设备更快地升温,进而更快地耗尽电池,”工业工程和生物医学工程助理教授马丁内斯说。

另外,未来的高速电子器件还需要更小的金属组件,制造纳米级别更小的金属组件要求更高的分辨率。

“制作越来越小形状的金属组件需要具有越来越高分辨率的模具,直到纳米量级尺寸,”马丁内斯说。“再者,纳米技术的最新进展也需要我们对尺寸甚至比制成它们的颗粒更小的金属进行图案化,这就像制造比沙粒更小的沙堡。”

这种所谓的“可成形性极限(Formability Limit)”阻碍我们以纳米级分辨率高速加工材料。

普渡大学的研究人员通过一种新的规模化制造方法解决了这两个问题——粗糙度和低分辨率——这种方法使得借助传统的二氧化碳激光器制作纳米级光滑金属线路成为可能,二氧化碳激光器在工业切割和雕刻中已经非常常见。

“像印刷报纸一样印刷微小金属电子器件可以使它们更加平滑。这种表面光滑的电子器件的过热风险很低,可以更好地通过电流”马丁内斯说。

这种制造方法称为基于激光诱导超塑性的卷对卷加工工艺(Roll to Roll laser-induced superplasticity),它使用像高速打印报纸用的滚动压模版(Rolling Stamp)。该技术可以在短时间内通过应用高能激光照射诱导出各种金属的“超塑性”,这使得金属能够流入滚动压模版的具有纳米级特征的图案内– 这就绕过了“可成形性极限”。

“在未来,使用我们这项基于卷对卷工艺制造设备的技术,可以生产制造覆盖纳米结构的触摸屏,该纳米结构能够与光相互作用并生成3D图像。当然,这项技术还可以经济高效地制造更灵敏的生物传感器,“Martinez说。


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