奈米金屬粉體發展至今已有五、六十年的歷史，但直到 1990 年代，隨著電子產品微小化的發展及高功能性材料的需求，國內外不管是系統或材料廠商，無不積極開發奈米金屬粉體材料。全球資通訊(Information & Communications Technology;ICT)產品除輕、薄、短、小等需求外，具有「可撓曲及節能省碳」特性則為本世紀非常重要的訴求議題，因為不論是材料或製程都須符 合環保法規、製作簡易、設計自由度高及製程整合佳等特點，才能融入個人化、移動載具與居住空間等資訊電子產品設計規範。
奈米金屬導體油墨技術
導 電材料於軟性電子的應用相當 廣泛，依用途可分為電極及連接電路；依型態可分為透光及非透光；依製程不同可分為乾式沉積及濕式塗佈或印刷技術；依電阻性可從數千Ω/ 到數個Ω/ ；依材料可分為金屬、氧化物及導電高分子。而軟性電子產業需求之導電材料有以下兩大類：1採用傳統乾式沉積法製作之導電薄膜，再輔以圖案化技術（如 Photo Lithography）製作需要電極或線路圖案，而此部分以透明無機導電氧化物為主（例如ITO 、IZO 、AZO 、ZnO），將其製作於塑膠基材上（例如PET 、PEN 或PC），依此法製作之導電層具有較高的導電度，但缺點為生產成本高、導電度調控能力低及後續應用成本高，未來應用將以大量生產之顯示器、顯示看板及照明 元件等產業為主。
奈米金屬材料合成技術
奈米金屬材料合成技術大致可分 為Bottom Up 及Top Down 。Bottom Up 是利用化學的方法，由原子級金屬前驅物以化學反應的操控而得到奈米級金屬粉體，並且可由保護劑的結構設計，得到自組裝排列結構或奈米線/ 棒；而Top Down 是以物理的方法將固體粒子細微化。此兩種技術各有其優缺點，需視其適用的材質和品質，或粒子大小形狀來決定使用何種技術。茲就各公司或學術機構的發展現 況，簡介如下。
1. 瑞士聯邦理工學院ETHZ
ETHZ 發表以Reducing Flame 合成技術製備Core/Shell 結構奈米銅金屬粒子，奈米銅周圍以Graphene 保護，導致奈米銅金屬可於室溫下空氣中使用。 材 化所利用同步(In-situ)化學還原技術合成奈米金屬粉體，包含合成奈米金、銀和銅等技術（圖三為奈米金屬銅粉體大小之TEM 圖），可控制其大小範圍分別為3~10 nm 和8~50 nm ，以確保該金屬粉體可於低溫製程下加工形成連續導體材料。此奈米金屬合成技術的主要特色為設計合成不同結構之保護劑（具有孤對電子元素或低溫自裂解性）， 以同步化學還原法合成具有粒徑均勻、儲存穩定、抗氧化及低溫化等特性之奈米金屬粉體材料，經過燒結製程後，可獲得良好之導電特性（電阻率<10 µΩ-cm）。此具低溫自裂解性保護劑與傳統製程所使用的高分子Polyvinyl Pyrrolidone(PVP)相比，合成系統不需經過繁瑣的清洗過程，即可獲得較佳之導電特性。
圖三、奈米金屬粒子之TEM 圖
奈米金屬粉體材料用於旋轉塗佈和Roll-to-Roll 等製程技術
奈 米金屬粉體材料的應用面很廣泛，以下將針對其於電子產品的應用加以說明。隨著電子產品微小化的發展，基板高密度化、層板數的提升，以及通孔數的增加成為必 然的結果。 芬蘭的VTT 公司將奈米銀墨水以旋轉塗佈的方式在基板上成膜，再利用電子束掃描技術燒結奈米銀粒子，可圖案畫出導電線路。當掃描速度由µs 增加至ms ，導電性可由4 個數量級提升至5 個數量級，最佳導電性為3.7 × 107 S/cm ，相較於以120°C 加熱20 分鐘燒結方式，提高了約100 倍的導電性。
圖六、利用電子束燒結金屬粉體製作線路設備示意圖
奈米金屬粉體材料應用
有 機印刷式電子於2005 年開始萌芽，2010 年後，其應用將呈現大幅成長，而印刷式電子(Printed Electronics)技術主要應用領域分別為有機太陽電池、有機記憶體(Organic Memory)、可印式RFID 標籤、可撓式顯示器、可撓式電池、感測元件 (Sensors)及整合上述元組件開發不同智慧型模組(Smart Module)應用……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文
作者：邱國展、黃思博 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌293期」，更多資料請見：
引用出處：
http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=9340
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