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【PI研究進展】3D

發(fā)布時間：2022-09-01 14:48:33瀏覽：7203點贊：

材料噴射（Material Jetting

，MJ）是

3D打印領域主流3D打印技術之一

，隨著MJ技術在印刷電路板（PCB）的發(fā)展，制備出了各種類型的印刷電子器件

，包括晶體管

、電容器

、電傳感器、柔性電路板等

。所有這些研究均基于單面電路板設計

，然而單面電路板的電路設計自由度和電路比重有限，為了避免可能的短路故障

，導電線軌不允許在其路徑中具有任何交叉點

。在工業(yè)制造中通常使用雙面PCB電路，導電線路通常被放置在板的兩側(cè)

，以得到更緊湊的結構和增加電路板比重

。為實現(xiàn)高的電路比重，在交叉點需要有選擇地沉積絕緣材料

，為電路建造絕緣懸臂跨度

。聚酰亞胺（PI）作為一種高性能的層間介電材料，在微電子領域有著重要應用

，在集成電路制造和微機電系統(tǒng)器件中起到至關重要的保護作用

。

噴墨打印的PAA合成示意及可打印參數(shù)

近期，研究人員開發(fā)了一種可噴墨打印PI的方法

，引入馬來酸酐（MA）合成了可用于MJ的高性能PI前驅(qū)體墨水?div id="d48novz" class="flower left">

；趯崟r的熱酰亞胺與反應注射成型技術

，該PI前驅(qū)體墨水可通過印刷法制備形成具有可控尺寸、均勻致密的PI薄膜

，避免了開裂等缺陷且形貌顯著改善

，利用該PAA墨水進行了復雜電路板的制備。

(a) differentsubstrate temperatures (120, 150, 180℃) and number of layers (1, 3 and 6 layers);

(b) inkjet printing and (c) casting.

打印PI薄膜的表面形貌和SEM照片

打印PI薄膜的表面粗糙度

FTIR分析結果表明，在180℃下加熱15min以上

，打印的PAA液滴可在印刷過程轉(zhuǎn)化為PI

，從而使印刷打印成為連續(xù)制程。研究了不同基材溫度對PAA試樣的成核及表面形貌的影響

。與之前報道的產(chǎn)品相比

，該打印PI油墨沒有顯示出明顯的咖啡環(huán)效應。結果表明

，隨著襯底溫度的升高，薄膜的直徑減小

，但表面高度增大

，同時薄膜的表面粗糙度降低，從而產(chǎn)生銳利邊緣

。研究表明

，所印刷制備的PI薄膜的介電常數(shù)為3.41±0.09，熱降解溫度約為500℃

，兩者均與市售PI薄膜產(chǎn)品相當

。

打印PI薄膜的制備工藝及表征

該PI體系可用來生產(chǎn)復雜的電路板結構，實現(xiàn)導電銀線路與PI電介質(zhì)絕緣層的共同印刷

。研究人員先后打印了一系列PI絕緣膜

，尺寸為200×200μm~ 500×500μm，并將其用于兩條交叉導電線路的絕緣

，即在兩個電路圖案的交叉點處選擇性地沉積4μm厚度左右的絕緣層

。

PAA噴墨制備復雜電路板過程示意

打印PI薄膜對導電線路的分割及所制備電路

結果表明，此類連續(xù)PI印刷工藝可以為復雜的單層電路制備提供了一種更通用

、更有效的方法，為用戶提供了更高設計自由度來實現(xiàn)更緊湊高性能PCB結構

。

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