ПОЧЕМУ МЫ ВЫБРАЛИ НАНОСЕРЕБРО И ОРГАНИЧЕСКИЕ СВЯЗКИ: ИНТЕРВЬЮ С ГЛАВНЫМ ТЕХНОЛОГОМ R&D ЛАБОРАТОРИИ ПЕЧАТНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
Разработка низкотемпературных синтер-паст для трафаретной печати – это баланс между химией, физикой и производственной практикой. Мы поговорили с главным технологом компании ООО «ТК «Печатные технологии» Селивановой Юлией о том, почему наносеребро оказалось лучшим выбором, как органические связки помогают печатать на пластике и какие подложки откроют новые рынки в ближайшие годы.
— Юлия, почему для вашей пасты выбрали именно серебро, а не медь или никель?
С.Ю. – Вопрос хороший, Серебро — это классика проводящих материалов, но мы рассматривали и альтернативы. Медь дешевле, но она активно окисляется, особенно при наноразмерах. Даже при низкотемпературном спекании (120 – 150°C) медь требует инертной атмосферы или восстановительных добавок, что в разы усложняет тех. процесс. Никель – тоже вариант, но его удельное сопротивление выше, и он хуже смачивает полимерные подложки. Наш выбор пал на серебро по нескольким причинам:
· Оно даёт минимальное удельное сопротивление среди всех доступных коммерческих металлов
· Наноразмерные порошки серебра (с D50 ~ 50 нм) доступны на рынке в стабильном формате
· Медь гораздо капризнее: требует инертной атмосферы, а в органических средах быстро окисляется. С серебром таких проблем нет.
Мы не гонимся за дешевизной, мы гонимся за воспроизводимостью результата. А она у серебра на порядок выше.
— Что такое «наноэффект» и почему низкая температура вообще работает?
С.Ю. – На макроуровне серебро плавится при 962 °C. Но когда размер частиц уменьшается до 50 – 100 нм, их поверхностная энергия резко возрастает. Температура начала спекания (слипания частиц в плотную плёнку) снижается до 100 – 150°C благодаря диффузии по поверхности и испарению органических компонентов, которые стабилизировали частицы в пасте.
Мы используем частицы с собственной защитной оболочкой из короткоцепочечных органических кислот. При нагреве эти лиганды испаряются, обнажая чистую поверхность серебра, и частицы «схватываются» друг с другом при температурах, которые безопасны для полиэтилентерефталата (ПЭТ) и полиимида. Это и есть наш главный научный задел — мы подобрали оптимальное соотношение размера частиц и типа оболочки.
— Какие подложки вы считаете самыми перспективными для этой технологии?
С.Ю. – Если говорить о массовом рынке – это, безусловно, ПЭТ или полиэтилентерефталат. Он дёшев, прозрачен, гибок. Но его рабочая температура не выше 130°C, и мы идеально вписываемся в это окно. Второй на очереди полиимид, его можно греть до 200 °C, но мы уже показали, что нам хватает 140 °C для той же проводимости, так что запас по температуре есть.
Лично меня больше всего вдохновляет работа с бумагой и картоном. В тестах мы успешно напечатали схемы на мелованной бумаг. После спекания при 120°C бумага не деформируется, а сопротивление дорожек достаточно для питания светодиодов и чипов для RFID-меток. Это открывает двери для упаковки со встроенной электроникой, термоиндикаторов и даже одноразовых биочипов.
Из экзотики — мы экспериментируем с текстилем и растягиваемыми полимерными материалами, по типу резины. Для них нужно опустить температуру спекания до 90 – 100°C, и сейчас мы работаем над новой модификацией частиц с более активными лигандами. Это одна из «завиральных» идей нашего R&D.
— Что было самым сложным при разработке этой пасты для трафаретной печати?
С.Ю. – Удивительно, но самым трудным оказалось не добиться проводимости, а заставить пасту стабильно проходить через сетку и не забивать ячейки. Вы же понимаете: наночастицы имеют свойство агломерироваться. Мы перебрали более 20 вариантов диспергаторов и сдвиговых режимов смешивания, чтобы получить однородную пасту с размером агломератов менее 3 мкм.
Вторая сложность – это «время открытого стола». В цехе печатник может прерваться на час-два, и паста на сетке не должна пересыхать и застревать в ячейках. Мы нашли уникальный растворитель с низкой скоростью испарения, который при этом полностью уходит во время сушки. В итоге паста остаётся работоспособной на сетке до 5 часов без потери качества печати.
И третье – адгезия к гладким подложкам. Мы добавили в связку функциональные группы, которые временно прививаются к поверхности ПЭТ, создавая химическую связь. После спекания эти группы разлагаются, а серебро остаётся прочно схваченным с пластиком – тест на отрыв показывает 99 % сохранение на плёнке.
— Как вы видите развитие этой технологии в ближайшие 2–3 года?
С.Ю. – Мы движемся в сторону рулонной печати, где паста наносится на движущуюся плёнку. Для этого нужна ещё более быстрая сушка, возможно, с использованием ИК-излучения. Мы тестируем новые ускорители спекания, чтобы сократить время обработки с 15 минут до 1 – 2 минут.
Также мы активно работаем над заменой серебра на медь для бюджетного сегмента — но это будет отдельная линейка, скорее всего, с использованием защиты от окисления. Однако для высоконадёжной электроники серебро останется основным материалом.
Также мы видим огромный потенциал в фотовольтаике — особенно в сегменте гибких и тонкоплёночных солнечных элементов. Современные перовскитные и органические фотоэлементы крайне чувствительны к температуре: их рабочий слой начинает деградировать уже при 150°C. Поэтому мы приняли решение разработать отдельную линейку паст, специально предназначенных для печати электродов солнечных батарей — это будет не модификация нашей текущей продукции, а полноценная новая разработка с собственным химическим составом.
ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ? МЫ ГОТОВЫ ОТВЕТИТЬ!
Если вы хотите уточнить технические характеристики нашей пасты, обсудить условия тестирования или получить консультацию по применению – просто напишите нам. Наши технологи свяжутся с вами в течение одного рабочего дня
📧 Email: kazakov.a@cnnrm.ru
📞 Телефон: + 7 (951) 343 06 76
