武汉科大梁峰教授/西湖大学周南嘉研究员合作实现了微电子器件的多材料直写3D打印

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武汉科技大学化工学院梁峰教授与西湖大学工学院周南嘉研究员合作，近期实现了微电子器件的多材料直写3D打印。研究成果“Permalloy/Polydimethylsiloxane Nanocomposite Inks for Multimaterial Direct Ink Writing of Gigahertz Electromagnetic Structures”发表在工程技术一区Top期刊《Journal of Materials Chemistry C》，论文第一作者为2020届硕士研究生石其坤，共同一作为西湖大学博士生陈何昊。随着通信技术的发展，印刷电子技术在射频无源电子器件的制造中逐渐发挥更加重要的作用。传统的电子器件印刷技术由于其所能达到的分辨率在百微米尺度以上，可用的材料十分有限，同时难以实现三维立体结构的印刷制造，使得印刷电子器件的工作频率范围只能达到千赫兹（kHz）至兆赫兹（MHz）。此外，印刷电子器件与利用光刻技术制造的电子器件在尺寸上相差较大，难以实现集成电路的制造。与传统的印刷技术不同，直写3D打印技术（DIW）能够在三维空间中以微米级的精度进行多种功能材料的精确印刷制造，在射频无源电子器件的集成化制造上展现出巨大的应用前景。在该工作中，研究者首先制备了可用于直写3D打印技术的磁性复合材料墨水，其工作频率范围达到了千兆赫兹（GHz）。然后利用高精度多材料直写3D打印机以纳米银墨水作为线圈材料，以磁性复合材料墨水作为电感器磁芯，实现了微电感器以及LC谐振电路的制造。所制备电感器为三维螺线管结构，整体结构尺寸在百微米级别，电子器件可在GHz范围内工作，并且磁芯的加入有效提升了电子器件的性能。
研究工作中展示的功能材料墨水的制备方法和多材料高精度3D打印技术，为高性能射频无源器件的制备提供了新的思路，在机器人、个人电子产品和具有高速数据通信功能的医疗设备等物联网应用领域具有巨大的应用前景。武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室是该论文的第一完成单位。研究工作得到国家自然科学基金和西湖大学的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1039/D0TC03244A

来源：武汉科技大学

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