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[IEEE 2020泛太平洋微电子研讨会（美国夏威夷州，2020年2月10日-2020年2月13日）] 2020泛太平洋微电子研讨会——近红外、紫外及激光辐照作为印刷电子光子烧结替代方法的资格认证

DOI：10.23919/PanPacific48324.2020.9059353 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 印刷电子技术以全新的制造方式为电子器件开辟了新的应用领域。凭借其技术和三维设计的自由度，催生了最初难以想象的新市场和创新产品。然而当前研究重点仍聚焦于掌握和改进印刷工艺，而后续对印刷结构进行干燥致密化处理以实现最短时间获得高导电性的工序却鲜少被关注。本文通过对比传统耗时的炉内烧结工艺，探究了适用于印刷电子的替代性光子烧结方法（包括近红外、紫外光及激光辐照）的优化参数配置。光子烧结技术通过直接向印刷结构选择性施加能量（且不损伤温度敏感基底），有望实现更快速高效的固化与烧结。实验采用ABS和PC-ABS两种聚合物材料（均为市场常见的大宗低价热塑性工程塑料）及玻璃材料作为基底，使用点胶打印机加工低成本银基微粒浆料制备印刷电路。通过印刷导线的电导率与基底附着力评估烧结效果，同时考量结构固化所需烧结时间及光子处理对基底/印刷线路的影响。实验设置两种不同印刷布局分别评估电学性能（第一布局）与附着力（第二布局），并采用全因子实验设计探究光子烧结方法：近红外辐照的关键参数为照射时长与功率；紫外光烧结的参数为照射时间与样品表面至UV发射器的距离；激光处理的参数为激光功率与运动速度。为与传统主流烧结方法对比，部分样品同时进行炉内烧结。结果表明：光子烧结可将处理时间缩短至数秒，且能获得相当甚至显著更优的电学与机械性能。
作者： Simone Neermann，Michael Steindl，Joerg Franke，Edgar Mayer，Michael Schmidt
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用替代性光子烧结方法（近红外、紫外及激光辐照）用于印刷电子器件，在实现高导电性与粘附强度的同时，缩短烧结时间并降低温度以避免基底损伤。

研究成果

研究表明，光子烧结方法（近红外、紫外线和激光照射）能将烧结时间大幅缩短至数秒，同时实现与传统炉式烧结相当或更优的电气与机械性能。这些方法根据基底和银浆的吸收特性成功调整后，导电性和附着力均得到提升。该发现表明，光子烧结可在不牺牲质量的前提下实现印刷电子产品的快速生产。

研究不足

该研究聚焦于特定基底材料（ABS、PC-ABS和玻璃）及银基微粒浆料。未探究这些发现对其他材料或打印工艺的适用性。此外，研究也未调查烧结结构的长期耐久性。

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