L'électronique imprimée utilise des techniques d'impression standard pour fabriquer des appareils électroniques sur différents substrats comme le verre, films plastiques, et du papier. L'intérêt pour ce domaine augmente en raison de la possibilité de créer des circuits moins chers plus efficacement que les méthodes conventionnelles. Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Soonchunhyang en Corée du Sud, Publié dans Avances AIP , fournit des informations sur le traitement de l'encre à nanoparticules de cuivre avec une lumière laser verte.

Kye-Si Kwon et ses collègues travaillaient auparavant avec de l'encre à nanoparticules d'argent, mais ils se sont tournés vers le cuivre (dérivé de l'oxyde de cuivre) comme alternative possible à faible coût. Les encres métalliques composées de nanoparticules ont un avantage sur les métaux en vrac en raison de leurs points de fusion plus bas. Bien que le point de fusion du cuivre soit d'environ 1, 083 degrés Celsius en vrac, selon Kwon, les nanoparticules de cuivre peuvent être amenées à leur point de fusion à seulement 150 à 500 °C, grâce à un processus appelé frittage. Puis, ils peuvent être fusionnés et liés ensemble.

Le groupe de Kwon se concentre sur les approches photoniques pour chauffer des nanoparticules par absorption de lumière. "Un faisceau laser peut être focalisé sur une très petite zone, jusqu'au niveau du micromètre, " a expliqué Kwon et l'étudiant au doctorat Md. Khalilur Rahman. La chaleur du laser sert à deux fins principales :convertir l'oxyde de cuivre en cuivre et favoriser la jonction des particules de cuivre par fusion.

Un laser vert a été sélectionné pour ces tâches car sa lumière (dans la gamme de taux d'absorption de longueur d'onde de 500 à 800 nanomètres) a été jugée la mieux adaptée à l'application. Kwon était aussi curieux parce que, à sa connaissance, l'utilisation de lasers verts dans ce rôle n'a pas été signalée ailleurs.

Dans leur expérience, son groupe a utilisé de l'encre à nanoparticules d'oxyde de cuivre disponible dans le commerce, qui a été déposé par centrifugation sur du verre à deux vitesses pour obtenir deux épaisseurs. Les, ils ont précuit le matériau pour sécher la majeure partie du solvant avant le frittage. Ceci est nécessaire pour réduire l'épaisseur du film d'oxyde de cuivre et pour éviter les explosions de bulles d'air qui pourraient se produire du fait de l'ébullition soudaine du solvant pendant l'irradiation. Après une série de tests, L'équipe de Kwon a conclu que la température de précuisson devrait être légèrement inférieure à 200 degrés C.

Les chercheurs ont également étudié les réglages optimaux de la puissance laser et de la vitesse de balayage pendant le frittage pour améliorer la conductivité des circuits en cuivre. Ils ont découvert que les meilleurs résultats de frittage étaient obtenus lorsque la puissance laser variait de 0,3 à 0,5 watt. Ils ont également constaté que pour atteindre la conductivité souhaitée, la vitesse de balayage laser ne doit pas être supérieure à 100 millimètres par seconde, ou inférieure à 10 mm/s.

En outre, Kwon et son groupe ont étudié l'épaisseur du film avant et après le frittage et son impact sur la conductivité. Kwon et son groupe ont conclu que le frittage réduit l'épaisseur jusqu'à 74 %.

Dans les expériences futures, L'équipe de Kwon examinera les effets du substrat sur le frittage. Pris ensemble, ces études peuvent apporter des réponses à certaines des incertitudes qui entravent l'électronique imprimée.