目前，许多传统的印刷技术如凹版印刷、丝网印刷、喷墨打印、和气溶胶喷射打印等，已被广泛用于制造印刷互连和电子设备等，但是通常面临三个关键挑战：（i）实现高分辨率，（ii）精确控制打印特征的位置，以及（iii）创建高纵横比特征。但是打印非常小的特征的能力对于创建高密度电路是必要的，更高的分辨率允许将更多的特征封装到更小的器件区域中。SCALE将高卷对卷微压印的分辨率与喷墨打印的精确沉积相结合，以形成高性能印刷电子产品所需的高分辨率、精确对准的特征。SCALE导线的制造工艺示意图，如图1所示。

▲ 图1 SCALE导线的制造工艺示意图。

银纳米粒子墨水打印采用MicroFab喷墨打印技术，使用直径80μm的AT喷头将定量的银纳米粒子墨水沉积到毛细管通道末端的储液点中，由毛细作用力自发地填充到毛细管通道中。图2a三条导电线，每条长6cm，连接储液点之间的间距不同。毛细管通道深19μm，宽30μm（纵横比≈0.63）。选择这种深度和宽度是为了使储层之间的有效导体长度。较长的导体（约13厘米）如图2b所示。导体的高分辨率SEM图像如图2c所示，展示了均匀的金属沉积。镀铜1小时后的电阻测量数据如图2e所示。

▲ 图2 使用SCALE工艺制造金属导体的结果。

银纳米粒子墨水在毛细管流动与沉积如图3所示。在离储层最近的地方具有均匀沉积的区域，其次是两种缺陷区域薄银和粗银，最后是不填充的银沉积物。银籽晶层的形貌对随后的化学镀铜有很强的影响，如图3c−f所示。只有均匀的镀银区域才能得到高质量的镀铜，且较浅的毛细管通道需要较低的%RH才能获得有用导体长度。

▲ 图3 银纳米粒子墨水沉积行为及相应的镀铜性能。

本次研究探索了相对湿度、流动时间和毛细管通道几何形状对银墨流动距离的影响，找到了有效导体长度的理想喷墨打印条件；改进化学镀铜工艺后减轻镀铜过程中毛细血管壁的变形和铜的分层现象。最终结果展示优化的SCALE工艺是一种制造嵌入柔性塑料基底中的高分辨率、高纵横比（>1）、低电阻（线性电阻~1Ω/cm）金属互连导体的方法。