چاپ خطوط و سطوح هادی روی زیرلایه‌های مختلف به روش چاپ جوهرافشاني
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوترجواد نوری 1 , سیدمنصور بیدکی 2 , عباسعلی حیدری 3 *
1 - دانشگاه يزد
2 - دانشگاه يزد
3 - دانشگاه يزد
کلید واژه: چاپ جوهرافشان استحصال فلز منسوج رسانا الکترونیک چاپی چاپ المان‌هاي الكتريكي,
چکیده مقاله :
فناوری چاپ به‌عنوان يكي از روش‌هاي بسيار مناسب براي افزودن خواص الكتريكي به اجزای سازنده منسوجات مطرح می‌باشد كه روش چاپ جوهرافشاني به‌دليل مزيت‌هایي چون ارزاني، در دسترس بودن، انعطاف‌پذير بودن و ... مورد توجه ويژه قرار گرفته است. هدف از تحقيق حاضر به‌كارگيري روش نوين استفاده از جوهرهاي واكنش‌دهنده با يكديگر پس از پاشيده‌شدن بر سطح بستر براي تهيه المان‌هاي ساده مداري می‌باشد. در این روش، محلول رقیق نمک فلزی نقره و محلول یک ماده کاهنده كه به‌طور متوالی بر روی یک زیرلایه چاپ می‌گردند، طی عمل اكسيداسيون و احيای شيميایی سبب کاهیده‌شدن نیترات نقره شده و در این حالت نانوذرات فلز نقره ایجاد می‌شود و به اين ترتيب طرح ايجادشده هادی الکتریکی خواهد بود. بهترین ماده کاهنده برای چاپ جوهرافشان فلز نقره، آسکوربیک اسید در pH نرمال می‌باشد. با اين روش، خطوط و طرح‌هاي هادي بر سطح بسترهایی از جنس کاغذ، صفحات پلي‌استر و همچنين پارچه توليد شده و تأثير عوامل مختلف بر روي رسانايي بررسي شده و تلاش شده است تا به روش‌های مختلف، هدايت الكتريكي این طرح‌ها به حداكثر مقدار ممكن افزايش يابد. آزمون‌هاي انجام‌شده نشان از قابليت بالاي فناوری چاپ جوهرافشاني براي ايجاد طرح‌هایی از نانوذرات نقره با هدايت حداكثر s/m 105× 5 براي ساخت المان‌ها و مدارهاي الكتريكي دارد.
Printing technology is known as one of the most suitable methods for adding electrical functionalities to textiles and inkjet method because of advantages such as low cost, availability, flexibility, … is a special method amongst all available printing techniques. This is the objective of this research to employ the novel method of using reactive inks in order to react with each other after being jetted onto the substrate for fabrication of simple electric circuit components. In this method, dilute solution of silver salt and a reducing solution are subsequently printed on each substrate. Oxidation-Reduction reaction between two inks deposits metallic silver nanoparticles by in situ reduction of silver salt forming an electrically conductive surface. The best reducing agent for inkjet deposition of silver was found to be ascorbic acid at normal pH. Conductive lines and patterns were fabricated on paper, plastic films and textile fabrics using the above technique and the effect of different parameters on their final conductivity were investigated and tried to gain the highest possible conductivities on each substrate. Based on our observations and results; inkjet technology posses very high potential for fabrication of silver nanoparticles containing patterns with conductivities up to 5x105 S/m for use as circuitry components.
[1] S. M. Bidoki, Using Nanotechnology in the Chemical Deposition of Conductive Patterns on Textiles and Flexible Substrates, Ph.D. Thesis, University of Leeds, Oct. 2006.
[2] S. M. Bidoki, D. Mcgorman, D. M. Lewis, M. Clark, G. Horler, and R. E. Miles, "Ink-jet printing of conductive patterns on textiles fabrics," University of Leeds, AATCC Review, vol. 5, no. 6, pp. 11-13, Jun. 2005.
[3] Ink-Jet and Bubble-Jet Printers Technology, Printers technology guide from Micromechanic. Available at http://mimech.com/printers/inkjet-printer-technology.asp
[4] S. M. Bidoki, D. M. Lewis, M. Clark, A. Vakorov, P. A. Millner, and D. Mcgorman, "Ink-jet fabrication of electronic components," J. of Micromechanics and Microengineering, (IOP), vol. 17, no. 5, pp. 967-974, May 2007.
[5] L. Smith, Development of Direct Write Ink-Jet for Deposition of Silver Contacts, Department of Energy; Energy Research Undergraduate Laboratory Fellowship Program, University of California Santa Cruz National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colorado, Jul. 2001.
[6] G. Hideyuki, U. Masayuki, M. Yorishige, and H. Noriaki, Method for Forming Circuit Pattern Utilizing Ink-Jet Printing Method, Japanese Patent JP 20010125967, 2002.
[7] L. Leenders and L. Oelbrandt, Process for the Production of Printing Plate by Ink-Jet, European Patent EP 0697282 B1, 1998.
[8] R. D. Johnson and W. N. Damarel, Deposition Solid Materials, World Patent WO03049515, 2003.
[9] J. S. Miller, Ink-Jet Printing of Printed Circuit Boards, United States Patent US4668533, May 2007.
[10] V. D. B. Jan Guido, D. Leo, and L. O. Luc, Process for the Production of a Printing Plate by Ink-Jet, European Patent EP0697282, 1996.
[11] K. Paulose, N. A. Lawrence, G. M. Stevens, and R. Driver, Electroless Deposition of Metallic Coatings on Non-Conducting Substances, Word Patent WO9721849, Jun. 1997.
[12] M. Huske and J. Kikelhain, Miniaturization of Electronic Components: a New Manufacturing Process for 3D-MIDS, http://www.ptbmagazine.com, Oct. 2002.
[13] B. Thomas, E. Lars, and M. Per, A Method and a Device for Deposition of a Metal Layer on a Non-Conducting Surface of a Substrate, World Patent WO2005087979, Sep. 2005.
[14] E. Kunnari, J. Valkama, M. Keskinen, and P. Mansikkamaki, "Environmental evaluation of new technology: printed electronics case study," J. of Cleaner Production, vol. 17, no. 9, pp. 791-799, Jun. 2009.