La electrónica impresa utiliza técnicas de impresión estándar para fabricar dispositivos electrónicos en diferentes sustratos como vidrio, películas de plástico, y papel. El interés en esta área está creciendo debido al potencial de crear circuitos más baratos de manera más eficiente que los métodos convencionales. Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Soonchunhyang en Corea del Sur, publicado en Anticipos de AIP , proporciona información sobre el procesamiento de tinta de nanopartículas de cobre con luz láser verde.

Kye-Si Kwon y sus colegas trabajaron anteriormente con tinta de nanopartículas de plata, pero recurrieron al cobre (derivado del óxido de cobre) como una posible alternativa de bajo costo. Las tintas metálicas compuestas de nanopartículas tienen una ventaja sobre los metales a granel debido a sus puntos de fusión más bajos. Aunque el punto de fusión del cobre es de aproximadamente 1, 083 grados Celsius a granel, según Kwon, Las nanopartículas de cobre se pueden llevar a su punto de fusión a solo 150 a 500 C, a través de un proceso llamado sinterización. Luego, pueden fusionarse y unirse.

El grupo de Kwon se concentra en enfoques fotónicos para calentar nanopartículas mediante la absorción de luz. "Un rayo láser se puede enfocar en un área muy pequeña, hasta el nivel del micrómetro, "explicaron Kwon y el estudiante de doctorado Md. Khalilur Rahman. El calor del láser tiene dos propósitos principales:convertir el óxido de cobre en cobre y promover la unión de partículas de cobre mediante la fusión.

Se seleccionó un láser verde para estas tareas porque se consideró que su luz (en el rango de tasa de absorción de longitud de onda de 500 a 800 nanómetros) era la más adecuada para la aplicación. Kwon también tenía curiosidad porque, a su conocimiento, el uso de láseres verdes en esta función no se ha informado en ningún otro lugar.

En su experimento, Este grupo utilizó tinta de nanopartículas de óxido de cobre disponible comercialmente, que se revistió por centrifugación sobre vidrio a dos velocidades para obtener dos espesores. Los, precocinaron el material para secar la mayor parte del solvente antes de sinterizar. Esto es necesario para reducir el espesor de la película de óxido de cobre y evitar explosiones de burbujas de aire que podrían ocurrir debido a que el solvente hierve repentinamente durante la irradiación. Después de una serie de pruebas, El equipo de Kwon concluyó que la temperatura previa al horneado debería ser ligeramente inferior a 200 grados C.

Los investigadores también investigaron la configuración óptima de la potencia del láser y la velocidad de escaneo durante la sinterización para mejorar la conductividad de los circuitos de cobre. Descubrieron que los mejores resultados sinterizados se producían cuando la potencia del láser variaba de 0,3 a 0,5 vatios. También encontraron que para alcanzar la conductividad deseada, la velocidad de escaneo láser no debe ser superior a 100 milímetros por segundo, o más lento de 10 mm / s.

Adicionalmente, Kwon y su grupo investigaron el espesor de la película, antes y después de la sinterización, y su impacto en la conductividad. Kwon y su grupo concluyeron que la sinterización reduce el espesor hasta en un 74 por ciento.

En experimentos futuros, El equipo de Kwon examinará los efectos del sustrato sobre la sinterización. Tomados en conjunto, estos estudios pueden proporcionar respuestas a algunas de las incertidumbres que obstaculizan la electrónica impresa.