精密印刷是课题组的核心工作内容。通过预制电路图案-基材图案转移-喷墨印刷的新工艺,为实现基于喷墨印刷制备微米尺度的电子电路提供可能;通过开发功能墨水材料,重点解决多层界面功能调控、可印刷墨水优化以及多层结构精准套印等关键技术问题,验证印刷制备高精密传感器件阵列的可行性;结合印刷工艺实现精密电子电路大面积绿色增材制造,并以该技术为依托,将实验室技术进行相应的工程化研究,成功实现落地转化,满足电容传感、电磁屏蔽、智能家居、显示、能源等行业的市场需求。
团队简介
精密印刷是课题组的核心工作内容。通过预制电路图案-基材图案转移-喷墨印刷的新工艺,为实现基于喷墨印刷制备微米尺度的电子电路提供可能;通过开发功能墨水材料,重点解决多层界面功能调控、可印刷墨水优化以及多层结构精准套印等关键技术问题,验证印刷制备高精密传感器件阵列的可行性;结合印刷工艺实现精密电子电路大面积绿色增材制造,并以该技术为依托,将实验室技术进行相应的工程化研究,成功实现落地转化,满足电容传感、电磁屏蔽、智能家居、显示、能源等行业的市场需求。
研究概况
印刷电子技术是基于印刷工艺制程的新型电子制造技术。同传统的硅基半导体微电子技术相比,印刷电子技术采用基于溶液法加工的增材制造技术,具有工艺流程简单、制程工艺温度低、可柔性加工、绿色环保、易于大批量生产制造等优势(如下图),与传统的硅基微电子技术形成了极其良好的技术互补。目前印刷电子在新能源、智能包装、智能传感、5G通讯、信息显示等领域已经有了应用实例。可以预见,未来10年将是印刷电子精密制造技术在中国发展的黄金时期,印刷电子技术对人类的生产和生活方式将产生重大影响,并可能带动下一次产业技术革命,极大支撑国家“中国制造2025”的重大战略规划。
但是,受限于工艺设备以及墨水自发运动的特性,传统印刷制造技术的精度仅为50微米左右,无法直接满足1-50微米精细电路的制备需求。精密印刷制造工程中心针对当前印刷制造技术精度较低的问题,设计、开展包括表面能差异图案化工艺、关键电子墨水材料、印刷工艺制程、集成电子产品开发等研究,力求实现1-50微米精细电子功能结构大面积绿色增材制造,并以该关键技术为依托,满足信息传感、物联网、汽车电子、智能家居等核心应用需求(如下图)。
研究方向
预图案化-印刷的精密电路制备新工艺
材图案转移-喷墨印刷的新工艺(P3制程),实现基于喷墨印刷制备微米尺度电子电路的绿色增材制造(如图)。项目团队重点解决了图案的高保真转移、可印刷电子墨水的配置、精密图案喷墨印刷制备工艺等问题。目前共申请发明专利4项,实用新型专利2项,并已经完成产业应用转移,正在针对具体的应用开展验证。
可印刷功能墨水材料的开发
电路印刷制备工艺方法完善的基础上,项目团队进一步开展了功能墨水材料的研究工作,重点解决多层界面功能调控、可印刷墨水优化以及多层结构精准套印等关键技术问题,目前已实现500 DPI传感器阵列的制备(如图),验证了印刷制备高精密传感器件阵列的可行性。相关成果的专利已申请实用新型专利1项,另有几项专利正在申请进程中。
精密印刷制造技术的产业化应用
通过超精细导电图案的印刷制备工艺研究、材料开发和结构设计,解决现有印刷电子技术与产业化工、程化技术脱节的问题,实现印刷电子技术产品与产业应用需求的衔接。目前研究团队已经实现了大面积耐高温透明电磁屏蔽薄膜的印刷制备(如图),并且所开发的薄膜产品通过了用户的应用验证,保障后续产业化落地工作的顺利进行。
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