激光誘導銅沉積方法—在玻璃上高效刻制銅質(zhì)涂層
海外某研究人員通過(guò)新的激光誘導銅沉積方法，可以在玻璃表面高效地印刷刻制銅質(zhì)微紋樣涂層，不僅速度更快而且更經(jīng)濟。
該過(guò)程使用的是一種納秒激光器，平均功率20w。該方法使用了深層共晶溶劑（deep eutectic solvent），并結合了現有方法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)使打印過(guò)程更便宜，比傳統方法速度快了100倍。在印制成功后，這些微紋樣圖案可以用于各種設備，如化學(xué)傳感器、柔性電子產(chǎn)品和防盜系統。
電子主板和印刷電路板上覆蓋著(zhù)若干導電的微圖案，這些微圖案相互連接，并與主板的其他元件相連。圖案本身可以通過(guò)光刻等方法產(chǎn)生。光刻是一種深度印刷技術(shù)，將圖案從一個(gè)線(xiàn)圈轉移到另一個(gè)線(xiàn)圈，然后電沉積。
不過(guò)，光刻過(guò)程通常比較耗時(shí)的，通常一塊芯片上的圖案就需要大約40個(gè)小時(shí)來(lái)打造。此外，其他方法在材料上覆蓋銅層時(shí)，又往往需要昂貴的設備和大量的溶劑?？傮w來(lái)看，這些方法在小批量生產(chǎn)中都很不經(jīng)濟可行。
通常，直接激光書(shū)寫(xiě)和化學(xué)沉積會(huì )是更有效的方法。這些方法可以更快、更環(huán)保，以及更靈活地產(chǎn)生微觀(guān)圖案。然而，它們仍然需要使用昂貴的飛秒激光和有毒溶劑，而且其穩定性還會(huì )受到外部條件的破壞。
微圖案的編寫(xiě)通常會(huì )分四個(gè)階段來(lái)完成：
1.研究人員清除玻璃表面的污垢、灰塵和指紋，因為任何留在表面上的殘留物都會(huì )影響接下來(lái)的化學(xué)過(guò)程，以及激光和表面的相互作用。
2.采用激光誘導微等離子體技術(shù)制備表面。這個(gè)階段需要把玻璃放在鈦板上，然后用激光輻射產(chǎn)生的等離子體進(jìn)行處理。因此，鈦的燃燒產(chǎn)物和氧化物會(huì )以小顆粒的形式產(chǎn)生一種深色的銅綠，形成額外的結晶中心。這個(gè)過(guò)程改變了玻璃表面，增加了它的附著(zhù)力。
3.將酒石酸、醋酸銅和氯化膽堿制成的深度共晶溶劑放在玻璃上。這種溶劑的組成比現有的方法更便宜、更環(huán)保，而且它還能在較高的溫度下快速分解高濃度的金屬鹽。這對于更有效地在玻璃上用銅合成電線(xiàn)是必要的。同時(shí)，與有機溶劑和水基溶劑相比，深層共晶溶劑可以?xún)Υ娓L(cháng)時(shí)間，并且用量上更為節省。
4.需要在溶劑潤滑的表面上再加一層玻璃以去除氣泡，使溶劑更均勻地擴散，并保持在加工區域內。當受到高溫和激光輻射時(shí)，溶劑會(huì )變稠并引發(fā)諾亞效應（Noah Effect），使液體從玻璃中心擴散到邊緣，這種設計效果被研究人員戲稱(chēng)為“三明治”。
最后，夾層再次受到激光輻射，在下面的玻璃上形成之前使用圖形軟件設計的微圖案。根據研究人員目前的觀(guān)察，它們可以形成任何形狀。例如，圓形和線(xiàn)條可以用于SPE(絲網(wǎng)印刷電極)，或具有多種角度的復雜形狀用于多功能傳感器。
這種新方法可以應用于不同的領(lǐng)域，比如化學(xué)傳感器的開(kāi)發(fā)。這些裝置可以對化學(xué)環(huán)境中成分的含量和體積的變化作出反應。
這種方法還可以用于制造RFID標記，常見(jiàn)于防盜等應用場(chǎng)景。由于這種新方法能夠創(chuàng )建非常復雜的輪廓，最終就能溯源并判斷出某個(gè)商品來(lái)源。
