Reactive aerosol jet printing of Ag

The rapid evolution of electronic devices is being influenced by the miniaturization trend, primarily through integrated circuits. This trend has led to an increased demand for freeform architecture in emerging fields like wearable electronics, bioelectronics, and batteries. As electronic devices become more complex and densely packed, there is the need for a transition to 3D designs that occupy the z-axis space while maintaining a miniaturized areal dimension. Consequently, new printing electronic technologies are emerging in alternative to traditional manufacturing. Aerosol jet printing is an innovative direct-write technique for creating surface features on substrates without the need for masks or post-patterning. This process involves the concentration and direction of an aerosol beam towards the substrate, making it versatile for various materials that can be suspended within the aerosol. This study explores the application of silver nanoparticle synthesis within aerosol jet printing for fabricating electronic components without relying on particle-based inks. Using a customized aerosol printer, experimental test are conducted to reveal the optimization of printing parameters. SEM and stereoscope images of the printed samples are taken to study the morphology of the deposition, while XRD analysis reveals if the reducing reaction takes place correctly to form silver nanoparticles. Finally, conductivity tests are carried out.

La rapida evoluzione dei dispositivi elettronici è influenzata dalla tendenza alla miniaturizzazione dei componenti, principalmente attraverso la fabbricazione di circuiti integrati. Questa tendenza ha portato a una maggiore domanda di architetture non convenzionali, soprattutto in campi emergenti come il wearable, la bioelettronica e le batterie. Con la fabbricazione di dispositivi sempre più complessi e con un maggior numero di componenti, è diventato sempre più necessario ricorrere a design 3D che occupino anche lo spazio verticale pur mantenendo una dimensione planare miniaturizzata. Di conseguenza nuove tecnologie, legate al mondo della manifattura additiva, stanno emergendo come metodi alternativi per la produzione di componenti elettronici. L’Aerosol jet printing è una tecnica di manifattura additiva usata per depositare direttamente pattern su superfici senza la necessità di maschere o trattamenti di post-patterning. Questa tecnologia prevede la concentrazione e la direzione di un fascio di aerosol verso la superficie, permettendo l’utilizzo di tutti i tipi di materiali che possono essere atomizzati. In questo studio si vuole applicare la sintesi di nanoparticelle di argento all’aerosol jet printing per la fabbricazione di componenti elettronici evitando l’utilizzo di inchiostri già contenenti nanoparticelle. Con una stampante aerosol personalizzata si effettuano dei test in modo da ottimizzare i parametri di stampa. Successivamente, tramite immagine SEM e stereoscopiche, si studia la morfologia del materiale depositato sui campioni, mentre delle analisi XRD verificano che il materiale depositato sia effettivamente argento. Infine, vengono condotti anche dei test sulla conducibilità dei campioni.