成果简介
柔性混合电子器件（FHE）将柔性基板与传统电子元件相结合，提高了机械稳定性，缩小了尺寸，减轻了重量。激光诱导石墨烯（LIG）为柔性器件的图案化提供了一种新方法，其特点是重量轻、柔性好、易于合成。本文，博伊西州立大学David Estrada等研究人员《ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES》期刊发表名为“Electroless Plating of Copper on Laser-Induced Graphene for Flexible Hybrid Electronic Applications”的论文，研究展示了一种利用镀铜石墨烯制造直接写入、按需柔性电子器件的新工艺。该方法将催化活性钯纳米粒子融入 LIG 结构中，实现了选择性镀铜以形成电路。这种方法省去了敏化步骤，避免了电镀中的均匀沉积难题，从而简化了工艺。
我们系统地研究了激光通量对 LIG 结构和电镀行为的影响，确定了使用7 W、450 nm 激光的最佳通量为168J cm-2。使用这种能量的样品可在 20 分钟内完全镀铜，板电阻为149.9mΩ □-1，具有良好的附着力和 10 000 次弯曲周期的耐久性。在柔性聚酰亚胺基底上生产出了运算放大器，证明了这一工艺在制造低成本 FHE 方面的可行性。这项研究扩大了 LIG 的应用范围，并确定了激光能量与镀铜行为之间的关系，为将 LIG 集成到柔性电子产品中开辟了新的机遇。
图文导读
图1、创建 Cu-LIG FHE 的工艺流程。从左上角开始，顺时针向右：形成 Pd 和 SU-8 的混合物，旋涂到聚酰亚胺薄膜上并干燥，在聚酰亚胺基板上用 Pd/SU-8 油墨形成 LIG，最后，化学镀铜形成导电电路元件。
小结
这项研究提出了一种新颖而简便的方法，将 Cu-LIG 应用于 FHE 的图案化，最终制造出灵活的运算放大器。这是通过在 LIG 结构中直接加入催化活性PdNPs，以通过无电解镀铜还原铜离子来实现的。作为镀铜行为背后的驱动力，对通量进行了研究，并将其优化为168J cm-2，对应于 14%/0.98W – 400mm min-1，焦距偏移为±0mm。此外，在不同的通量点上观察到一种趋势，即最低通量阈值为147J cm-2，即可成功镀铜。在 14%/0.98 W – 400mm min-1的组合下，通过该工艺生产的铜-LIG 显示出低至 149.9 mΩ □-1的薄片电阻、铜/LIG 界面的良好附着力，以及在 10,000 次弯曲循环中电阻略微增加 65%。我们的工艺采用了一台简单的业余级台式数控机床，配备了一台7W、450 nm 的可见光激光器。快速电路原型的能力与 LIG 固有的可调性相结合，产生了一种快速成型制造方法，扩大了 FHE 的生产范围，并为未来的 FHE 便捷制造提供了解决方案。
文献:https://doi.org/10.1002/admt.202401901
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