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热烧结工艺对打印柔性银导线电-力综合性能的影响

2020-08-21张1权1超1王应刚1张逸杰1震1

机械工程材料 2020年8期

徐 张1,孙 权1,宋 超1,王应刚1,张逸杰1,陈 震1,李 超

(1.嘉兴学院机电工程学院,嘉兴 314001;2.华东理工大学机械与动力工程学院,上海 200237)

0 引 言

柔性电子具有突出的延展性、适应性和便携性,在智能穿戴电子、柔性显示材料、生物医疗等领域具有广阔的应用前景,近年来已成为电子产业界和学术界的研究热点[1-2]。柔性电子制备通常是将半导体硅、金属等硬质功能材料沉积在柔性基底上来实现的。金属薄膜作为柔性电子中的互连导线或电极,是决定柔性电子可靠性的关键部件之一。采用纳米银颗粒导电墨水直写打印金属薄膜,相比于传统真空蒸镀方法,具有成本低、速度快、应用灵活等优点,在柔性电子制备中得到了广泛应用[3-5]。但采用银墨水直写打印形成的银薄膜不可避免地存在高孔隙率问题,并且由于银颗粒被有机溶剂包裹,薄膜的导电性较差。因此,打印完成后还必须经过加热烧结来降低银薄膜的孔隙率,去除有机溶剂,以获得较好的致密性和导电性能。目前,研究人员对热烧结工艺对打印金属薄膜导电性能的影响进行了诸多研究,包括控制热烧结温度[6-7]、时间[8-9]、加热方式[10]和加热环境[11]等的影响。

柔性电子技术的市场化应用,要求柔性电子互连导线不仅要具有优良的导电性、延展性,还应具有良好的耐弯曲疲劳性能。由于微孔洞对位错的消解可以抑制疲劳损伤的发展,适当的孔隙率反而有利于提升银导线的弯曲疲劳寿命[12-15]。可见,上述性能要求是相互矛盾的。……

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