Фотонное отверждение
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Фотонное отверждение — это высокотемпературная термическая обработка тонкой пленки с использованием импульсного света лампы-вспышки . [1] Когда эта переходная обработка выполняется на низкотемпературной подложке, такой как пластик или бумага, можно достичь значительно более высокой температуры, чем температура подложки. [2] обычно может выдерживать воздействие равновесного источника тепла, такого как духовка . [1] [3] Поскольку скорость большинства процессов термического отверждения (сушка, спекание , реакция, отжиг и т. д.) обычно увеличивается экспоненциально с температурой (т.е. они подчиняются уравнению Аррениуса ), этот процесс позволяет отверждать материалы гораздо быстрее, чем в печи. [3] [4]
Этот процесс стал революционным процессом, используемым в производстве печатной электроники, поскольку позволяет заменить традиционные стеклянные или керамические подложки недорогими и гибкими подложками. Кроме того, обработка при более высоких температурах, обеспечиваемая фотонным отверждением, экспоненциально сокращает время обработки, часто от минут до миллисекунд, что увеличивает производительность при сохранении небольшой занимаемой площади.
Динамика теплопередачи
[ редактировать ]Фотонное отверждение в первую очередь основано на лучистой передаче тепла от лампы к интересующему объекту в течение времени, когда лампа-вспышка включена, обычно от 100 мкс до 100 мс. После того, как радиационное тепло попадает на этот объект, теплопроводность через объект и конвективные потери в атмосферу, находящуюся в контакте с материалом, будут происходить до тех пор, пока объект не приблизится к тепловому равновесию . Из-за интенсивности и короткой продолжительности импульса лампы-вспышки экстремальные температурные градиенты в интересующем объекте могут возникать . Эти экстремальные градиенты могут быть полезны при воздействии высоких температур только на определенные части объекта.
Для большинства применений фотонного отверждения дизайнеры рассматривают многослойную стопку материалов. Целью разработки профиля отверждения является достижение температуры, достаточной для спекания и металлизации верхнего слоя или отпечатка, избегая при этом превышения температуры стеклования , температуры плавления или температуры вспышки нижних слоев. Переходный тепловой процесс рассеивания тепла , доставляемого лампой-вспышкой, опять же зависит от конвективных тепловых потерь от верхнего и нижнего слоев интересующего материала, а также от толщины каждого слоя. Для толстых слоев или слоев с низкой теплопроводностью тепло может рассеиваться до того, как температура нижних слоев в стопке превысит температуру стеклования или плавления. Это ключевая особенность фотонного отверждения, которая позволяет отверждать металлы, проводящие чернила и пасту на низкотемпературных материалах.
Использование
[ редактировать ]Фотонное отверждение используется в качестве метода термической обработки при производстве печатной электроники , поскольку оно позволяет заменить стеклянные или керамические материалы подложки недорогими и гибкими материалами подложки, такими как полимеры или бумага. Эффект можно продемонстрировать с помощью обычной фотовспышки. [5] Промышленные системы фотонного отверждения обычно имеют водяное охлаждение и имеют элементы управления и функции, аналогичные промышленным лазерам . Частота импульсов может быть достаточно высокой, чтобы обеспечить отверждение на лету со скоростью более 100 м/мин, что делает его пригодным в качестве процесса отверждения для обработки рулонов . Скорость обработки материала может превышать 1 м. 2 /с. [3] [6]
Растущая сложность современной печатной электроники для потребительских приложений требует высокой производительности производства и улучшения функциональности устройств. Функциональность печатной электроники имеет решающее значение, поскольку клиенты требуют большего от каждого устройства. В каждом устройстве предусмотрено несколько слоев, что требует все более универсальных методов обработки. Фотонное отверждение уникально подходит для удовлетворения потребностей в обработке при производстве современной печатной электроники, обеспечивая быстрый, надежный и преобразующий этап обработки. Фотонное отверждение позволяет сократить расходы на термическую обработку существующих материалов и может открыть путь для внедрения более совершенных материалов и функций в будущую печатную электронику.
Разработка
[ редактировать ]Фотонное отверждение похоже на импульсную термическую обработку, разработанную в Национальной лаборатории Ок-Ридж , в которой используется плазменно-дуговая лампа. В случае фотонного отверждения мощность излучения выше, а длина импульса короче. При фотонном отверждении общее лучевое воздействие на импульс меньше, но частота импульсов намного выше. [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б К. А. Шредер, Технические материалы конференции и выставки NSTI по нанотехнологиям 2011 г., 2, 220-223, 2011.
- ^ «Механизмы фотонного отверждения™: обработка высокотемпературных пленок на низкотемпературных подложках» (PDF) .
- ^ Jump up to: а б с К.А. Шредер, С.К. МакКул, В.Р. Фурлан, Технические материалы конференции и выставки NSTI по нанотехнологиям 2006 г., 3, 198-201, 2006 г.
- ^ «В гибкой электронике все дело в защите бумаги» . Исследования и разработки . Архивировано из оригинала 25 июля 2012 года . Проверено 24 декабря 2014 г.
- ^ Патент США. № 7 820 097.
- ^ «Обладатель премии NovaCentrix R&D 100, 2009 г.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 1 октября 2011 года . Проверено 18 июля 2011 г.
- ^ «Группа обработки материалов, ОкРидж» . Архивировано из оригинала 1 октября 2011 года . Проверено 19 июля 2011 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
