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美国伊利诺斯大学开发出可实现2μm线宽的三维布线柔性银膏

http://cn.newmaker.com 2/18/2009 10:08:00 PM 日经BP社

美国伊利诺斯大学（University of Illinois）的研究人员开发出了配线直径最小仅为2μm、可以像线焊（Wire Bonding）一样进行三维布线、而且烧结后具有柔性的银膏。适用于柔性底板上的IC布线、太阳能电池和LED阵列的布线等。相关论文刊登在09年2月12日的《科学快讯》（Science Express）上。

银膏的制作方法如下。首先，在室温下混合硝酸银、聚丙烯酸（PAA）和还原剂二乙醇胺(Diethanolamine)。从而得到含有直径约为5nm微细的银粒子的膏状物。将膏状物加热到60℃后，添加酒精，使包裹在PAA上的银粒子析出并凝固。然后利用离心分离器将银粒子的含有率提高至总质量的70～85％。最后，添加使膏状物在通过喷嘴时不发生堵塞的润滑剂乙二醇。

可利用内径呈漏斗状的逐渐变细的喷嘴三维绘制布线。膏状物中含有直径为5～50nm、平均直径为20±5nm的银粒子，可以顺畅通过内径为1～30μm的喷嘴。由于从喷嘴挤出的膏状物可以像捏糖人那样保持精巧的形状，因此能够轻松实现三维布线。喷嘴内径为1μm时，布线直径为2μm。

烧结温度为150℃～550℃。温度越高越能以较短的时间降低电阻。具体情况为，烧结温度为250℃时，可在30分钟内将电阻率降至接近于银电阻10^-6Ωcm的5.2×10^-5Ωcm。烧结温度为150℃时，即使烧结25个小时以上，电阻率也只能达到10^-3Ωcm左右。不过，这与具有导电性的一般有机材料的电阻率差不多。烧结温度超过400℃时，膏状物中基本不存在有机成分，布线失去柔性。

对于布线弯曲的耐久性，以在聚酰亚胺底板上形成长1cm、截面尺寸为23μm×12μm的银膏，在200℃的温度下烧结3个小时制作而成的布线为例进行了研究。具体为，即使进行750次曲率半径为±5mm的反复弯曲，电阻率也不会发生大的变化。不过，反复弯曲1000次时，电阻率增大为反复弯曲前的2.66倍（与无弯曲状态比较）。(图：利用喷嘴将此次开发的由银膏组成的布线直接绘制在LED阵列上。布线直径约为10μm。图片由美国伊利诺大学材料科学与工程教授Jennifer A. Lewis提供。)

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