直接印刷技术的优化方法

以下将以电容为例，详细阐述利用直写式印刷途径，直接绘制3种基本电子元器件的方法［8］。图10.1为GaIn10墨水纸基电子元器件的直写式印刷过程。电容共存在4种不同的种类，其中包含3种平面式电容以及1种三明治式电容，具体尺寸如图10.1a所示。这4种电容均可通过GaIn10墨水在纸基底上实现直接绘制，图10.1b为详细的制备过程。共分为5步：第1步是利用电脑软件设计上述4种类型的电容，并打印在纸上。第2步是将打印好的电容图案刻成模板。模板的材质采用聚酰亚胺，且模板厚度约为0.1 mm，模板的主要作用为精确控制图案的形状与大小。第3步是选取一张A4的打印纸作为基底。由于纸为吸水性材料，因此为避免纸的吸水性对其导电性能产生影响，可选择在纸基底上均匀涂覆一层透明绝缘硅胶。第4步是待硅胶干透以后，将上述模板放置在涂覆有硅胶层的纸基底上面，并采用蘸有少量GaIn10墨水的毛笔来回涂抹。待涂抹均匀后，将模板剥离纸基底，这样具有一定形状的电容便沉积在纸基底上面。最后，将一层PVC薄膜（厚度为100 μm）覆盖于所绘制的电容之上，即可实现封装。室温下低熔点（289 K）GaIn10墨水一直处于半液态状态，极易被损坏从而影响其电学性能。PVC薄膜的加入可以较好地起到保护电路的作用。值得强调的是，对器件测试或应用的时候需要将一根电线的一端和器件的末端相接并封装。电线的另一端可用来外接测试仪器或实现电路连接。图10.1c为上述制备方法所绘制的平面电容阵列的3D效果图。该器件主要由纸基底、绝缘层、电容阵列以及PVC覆盖膜组成。

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图10.1　GaIn10墨水纸基电子元器件的直写式制备过程［8］

a.4种平面式电容的具体尺寸；b.平面式电容的详细的制备过程；c.平面电容阵列的3D效果。