Лазерный мир

Исследователи из Университета Пердью (West Lafayette, IN) разработали технологию лазерной обработки, которая похожа на газетную печать, чтобы сформировать более плавные и более гибкие металлические проводящие структуры для изготовления сверхбыстрых электронных устройств. Руло́нная лазернная техноло́гия вал-к-валу или roll-to-roll processing — процесс изготовления электронных приборов на рулонах гибкого пластика или металлической фольги. Технология сочетает в себе инструменты, уже используемые в промышленности для производства металлические проводящие структур в больших масштабах, но использует скорость и точность печати газет в рулонах.

Сотовые телефоны, ноутбуки, планшеты и другая электроника полагаются на свои внутренние металлические цепи для обработки информации на высокой скорости. Современные технологии изготовления металлических проводящих структур имеют тенденцию делать эти цепи, используя тонкий дождь жидких металлических капель, проходящих через трафаретную маску в виде контура. «К сожалению, эта технология изготовления создает металлические цепи с шероховатыми поверхностями, заставляя наши электронные устройства нагреваться и быстрее разряжать батареи», — объясняет Рамзес Мартинес, доцент по промышленному инженерному делу и биомедицинской технике в Пердью.

Сверхпластичность, вызванная лазерной рулонной технологией вал-к-валу, новый метод изготовления, печатает металлические проводящие структуры в наномасштабе, что необходимо для обеспечения сверхбыстрого функционирования электронных устройств. Рисунок предоставлен: Университет Пердью / Рамсес Мартинес)
Будущие сверхбыстрые устройства также потребуют гораздо меньших металлических компонентов, что требует более высокого разрешения, чтобы изготовить эти устройства в наноразмерах. «Формирование металлических проводящих структур со все более малыми размерами требует пресс-форм с более высоким разрешением, пока вы не достигнете наноразмера», — говорит Мартинес. «Добавление новейших достижений в области нанотехнологий требует от нас моделировать размеры металлических проводящих структур, размеры которых еще меньше, чем зерна, из которых они сделаны. Это похоже на то, что песочный зАмок меньше песчинки».

Исследователи обратили внимание на проблемы шероховатости и низкого разрешения с использованием крупномасштабного метода изготовления, который позволяет формировать гладкие металлические схемы на наноуровне с использованием обычных углекислых (CO2) лазеров, которые уже являются общими для промышленной резки и гравировки.

Метод изготовления, называемый лазерно индуцированной вал-к валу рулонной сверхпластичностью (roll-to-roll laser-induced superplasticity), использует скользящую печать, подобную той, которая используется для печати газет на высокой скорости. Этот метод может на короткое время возбуждать «сверхэластичное» поведение у различным металлов путем применения высокоэнергетических лазерных импульсных воздействий, что позволяет металу течь в наномасштабных размерах взаимодействующего вала — обходя предел пластчности.

Исследователи Purdue разработали новую технику, которая печатает металлические проводящие структуры, такие как газеты, делая их более плавными и более гибкими для лучшего тока в металлической цепи. (Рис. предоставлен: Университет Пердью / Рамсес Мартинес)

«В будущем производство устройств, использующих нашу технику, позволит создавать сенсорные экраны, покрытые наноструктурами, способными взаимодействовать со светом и генерирующими 3D-изображения, а также экономически выгодное изготовление более чувствительных биосенсоров, — говорит Мартинес.

Полная информация о работе представлена в журнале Nano Letters.

Перевод: https://www.industrial-lasers.com/articles/2018/07/laser-processing-method-could-print-electronic-components-like-newspaper.html