銅基印刷電子具有更低重量、成本以及額外的環(huán)境友好性具有很大潛力(C2MI)

銅在電子工業(yè)中具有更長的歷史，但是它作為印刷電子的標(biāo)準(zhǔn)更具持久性。

來自加拿大學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究人員闡述了印刷銅電路相比現(xiàn)有的電路技術(shù)具有減少化學(xué)品消耗、滿足實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)以及減少整個(gè)印刷電路成本方面的潛力。

這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)是C2MI和ETS之間的合作，C2MI是加拿大最大的電子研發(fā)中心，EST是加拿大蒙特利爾的一所研究性大學(xué)。在與C2MI的印刷電子工藝工程師和微電子組裝工程師的交談中，其談到這項(xiàng)研究要追溯到2019年作為開發(fā)可持續(xù)印刷電子的一部分，直到今天整個(gè)工藝過程并不是完全的綠色制造。

在半導(dǎo)體方面可持續(xù)的空間上以及整個(gè)工業(yè)的綠色化制造方面具有很大的推動(dòng)力，而材料浪費(fèi)就是其中一部分。

今天，很多半導(dǎo)體工業(yè)正在采用銀作為印刷電子原料，其在實(shí)用性方面存在一些問題。銀很容易在空氣以及濕度空氣條件下反應(yīng)，使其產(chǎn)生很小的枝晶。如果不存在機(jī)械阻隔的話，其會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生電路短路。銀的電子遷移率問題在過去幾十年都被知曉，而銅印刷電子的研究期望能夠?qū)ふ乙环N可替代方案。

銅也有其自身的缺點(diǎn)。這種合作研究的目的是尋找一種解決方案，其能夠在采用增材制造打印銅電子來減少銅材料浪費(fèi)以及相比傳統(tǒng)PCB技術(shù)減少對于嚴(yán)苛化學(xué)藥品的需求之間尋求最好的方案。而現(xiàn)在PCB制造技術(shù)中結(jié)果是80%的銅都會(huì)被浪費(fèi)掉。

減少材料浪費(fèi)也會(huì)降低成本，同時(shí)也是環(huán)境友好型。研究人員能夠通過采用銅墨水相比銀墨水成本能夠降低50%，同時(shí)相比現(xiàn)在的PCB減材技術(shù)能夠減少化學(xué)品的消耗，主要原因是C2MT/ETS涉及采用了直接打印電路。

可持續(xù)性驅(qū)動(dòng)著印刷銅方面的興趣

銅方面研究作為廣泛驅(qū)動(dòng)力的一部分來促進(jìn)開發(fā)出更多可持續(xù)的方法制造電子器件。

來自加拿大卡爾頓大學(xué)的副教授主要關(guān)注于有機(jī)傳感器和器件，其包括聚焦于生物電子的可持續(xù)性，下一代生物傳感器以及柔性電子。有學(xué)者都在從不同的角度來關(guān)注著這方面。

這些包括基板印刷電子，銅被期望具有更大的角色。銅已經(jīng)被大量調(diào)研作為未來長期一種使用的材料。銅方面的創(chuàng)新將會(huì)驅(qū)動(dòng)汽車電子的進(jìn)步以及消費(fèi)電子的激增。

半導(dǎo)體工業(yè)一直看好銅，但是其在印刷電子的可擴(kuò)展性仍面臨挑戰(zhàn)。銅現(xiàn)在仍是信息技術(shù)領(lǐng)域最常用的金屬。

研究人員正在關(guān)注采用新方法和工藝來沉積銅，但是試驗(yàn)研究還有很長的路要走?，F(xiàn)在我們已經(jīng)采用更多可持續(xù)的工藝來印刷高密度的銅電子互連。

很多公司仍然在努力破解銅方面的密碼。而銅作為墨水的氧化問題阻礙著其應(yīng)用。工業(yè)正在尋求將銅方案能夠接近塊材的可能性，半導(dǎo)體塊材是指那些通過常規(guī)化學(xué)沉積法獲得的金屬體。

已經(jīng)有一些公司具有方法來解決銅的氧化性問題，但是這些方法并不是半導(dǎo)體工業(yè)中所普及的方法。其必須是具有很高可靠性、可重復(fù)性以及非常標(biāo)準(zhǔn)化的方法才行。

銅具有更輕、更低成本的優(yōu)勢

印刷銅電子具有很多好處，不僅僅是減少浪費(fèi)，也包括減少刻蝕和圖形化的步驟。除了環(huán)境益處之外，經(jīng)濟(jì)效益也是很顯著，能夠減少傳統(tǒng)顯影和刻蝕所帶來的成本。資本支出是這項(xiàng)難題的很重要一部分。

NextFlex柔性混合電子制造機(jī)構(gòu)主要聚焦于采用增材制造技術(shù)，其需要相當(dāng)不錯(cuò)的資產(chǎn)設(shè)備，而這些設(shè)備現(xiàn)在便宜的離譜。

印刷銅電子，其重量是很重要的考量因素，像在航空航天、汽車電子領(lǐng)域，由于減少重量可以降低成本。其他領(lǐng)域如醫(yī)療器件，包括可穿戴電子的興起。絕大數(shù)的商業(yè)利益主要來源于醫(yī)療公司，其在努力嘗試如何降低器件重量。

為了實(shí)現(xiàn)更輕的電子器件作為破解銅密碼的重要驅(qū)動(dòng)力，尺寸、重量以及性能、成本均將會(huì)從可擴(kuò)展的印刷銅電子中獲益。隨著噴墨打印技術(shù)的進(jìn)展，其將會(huì)由于材料創(chuàng)新而成為成本可控以及普適性技術(shù)。在銅的應(yīng)用方面，已經(jīng)非常接近類似的情況。問題是我們正在嘗試打印的物體保證都是導(dǎo)電的。而固化工藝的發(fā)展使其接近塊材的導(dǎo)電性已經(jīng)成為可能。這些已經(jīng)都不是不可能解決的問題了。