西班牙巴塞隆納大學(University of Barcelona)的研究人員指出,目前用於軟性電路製造的積層製造和捲對捲(R2R)製程仍然缺少足夠的材料和精確度,因而無法在沒有分離式表面安裝元件(SMD)的情況下進行。研究人員們持續探索各種可能性,期望以基於銀油墨的噴墨印刷途徑,取代必須使用回流焊焊膏、環氧樹脂或其他導電黏合劑的網版印刷…

研究人員在《應用物理》(Applied Physics)期刊發佈的論文「軟性混合電路完全噴墨印刷:以銀奈米粒子噴墨油墨組裝表面安裝元件」(Flexible hybrid circuit fully inkjet-printed: Surface mount devices assembled by silver nanoparticles-based inkjet ink)中描述其專利途徑。首先使用濃度為40%的銀混合成銀奈米粒子(AgNP),依據軌道與墊盤在不同的基板上印刷導電圖案,然後在150℃的對流烘箱中熱固化,並蒸發有機油墨溶劑,以及燒結銀奈米粒子。

然後,再將各種不同尺寸的表面安裝元件放置在電路的相應焊盤上,並經由使用高解析度液滴噴射印表機非接觸沈積AnNP油墨圖案的方式,接合其SMD金屬焊盤與印刷焊盤。

20170332_SMT_NT01P1

這種印刷技術可在非接觸過程中選擇性地沉積幾公升(pl)的油墨,而無需光罩和真空系統。這種選擇性沉積利用的是毛細管作用(在SMD和焊墊之間潤濕油墨水),並防止材料浪費。

相較於網版印刷使用焊膏或環氧樹脂,研究人員表示,這種方法所使用的材料更少得多,即使基於銀油墨,但卻更具成本效益。在經過150℃的低溫熱處理後,聚結的銀奈米粒子能與銀互連實現98%的強效接合力。

根據該研究報告顯示,採用噴墨印刷的AgNP接合方式,具有相當於組裝材料至幾種油墨印刷軟性基板的電氣和機械性能,包括紙、聚?亞胺Kapton和剛性玻璃,在SMD和印刷焊墊之間形成均勻且不至於察覺的觸點。

這種接合途徑相容於捲對捲製程,而且特別適合於製造具有高密度的軟性混合電子電路,而且需要高達6m/s的快速組裝。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Bonding SMT components via inkjet printing,by Julien Happich)