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XENON
    发布时间: 2019-09-17 09:03    
XENON
脉冲光烧结（闪灯烧结）是一种新型烧结技术，它是采用宽光谱、高能量的脉冲光对纳米材料墨水进行固化烧结，其作用机理及过程更加复杂。脉冲光烧结装置如图1(a)所示[31]，主要由触发控制器、充电电容及灯源组成。灯源一般采用大功率的氙气灯管。在进行材料烧结时，由控制器控制电容的充电电压和放电时间，激发氙灯发出脉冲高能强光。
       1964年，Lou Panico 和他的兄弟一起建立了XENON公司，制造和销售应用于工业、科学、食品加工和医疗等方面的脉冲光技术。如今，XENON公司已经是这个行业的领导者。
      脉冲光烧结只需毫秒的时间就能实现对纳米材料墨水的烧结，并且通过增加灯管数可以扩展其烧结面积，因此利用脉冲光烧结技术可以形成快速、大面积的烧结系统。2012年，XENON将闪灯烧结装置集成在卷对卷印刷设备中，实现了对银纳米颗粒墨水的卷对卷在线烧结。
2011年，Hahn研究小组的Kang等[32]研究了在室温条件下脉冲光烧结银纳米颗粒墨水，通过调节不同的光功率及脉冲个数，得到了完全烧结的银电极，并获得了50 nΩ•m左右的电阻率和良好的结合力。Lee等[33]利用闪灯进行银纳米颗粒墨水烧结时，发现在不同光功率和脉宽条件下，多脉冲烧结出现了电极的“起皮”脱落现象，如图2(a)所示。进一步研究发现，其原因主要是在脉冲光烧结过程中，表面的银纳米颗粒墨水先行烧结，然后下层的银纳米颗粒再受热烧结，但是下层纳米颗粒烧结时溶剂挥发使两层之间出现空洞，并撑破表面层使电极出现“起皮”脱落，其过程如图2(b)所示。但是，通过优化闪灯烧结的条件，可以消除这种分层脱落现象，并获得形貌良好的烧结效果.
       在印刷电子技术中，常用金、银纳米颗粒墨水作为导电材料，但金、银是贵金属材料,其价格成本较高，不适合用于大规模生产。而铜是理想的导电电极材料，储量丰富价格低廉，但是铜的最大缺点是容易氧化，形成不导电的氧化铜。这使得在墨水制备和烧结时需要进行严格控制，防止其 氧化，并导致了铜墨水价格高居不下，限制了其实际应用。近几年，对铜墨水的研究越来越引起重视，特别是在大气环境下采用闪灯烧结技术能实现对铜纳米颗粒墨水[31]和铜离子墨水[35]的烧结。2011年，Ryu等[36]及Han等[37] 发表了闪灯烧结带表面氧化层的铜纳米颗粒墨水的研究，他们采用表面氧化的铜纳米颗粒来进行墨水的制备，在分散时用PVP等还原剂包裹铜纳米颗粒，在闪灯烧结过程中氧化铜层发生氧化还原反应，使氧化铜层还原成铜，其烧结过程如图3所示，并最终获得了纯铜的导电电极电路(图4)。这给低成本铜墨水的实际应用开辟了新的思路和方法，具有十分重要的意义。
        图3 闪灯烧结反应示意图 (a)PVP包裹的铜纳米颗粒； (b)闪灯烧结过程； (c)氧化铜烧结还原为纯铜[36]Schematic of reactive sintering using IPL (a)PVP coated copper nanoparticles, (b)IPL irradiation using the xenon flash lamp, (c)reactive sintering of copper nanoparticles by IPL[36]
       图4 闪灯烧结聚酰亚胺薄膜上铜墨水 (a)未烧结的图形； (b)闪灯烧结后的图形[36]Reactive sintering of inkjetted copper nanoparticle pattern on a polyimide film using IPL (a)unsintered pattern,(b)pattern sintered using IPL[36]



为什么脉冲光更好

脉冲光可以提供比地球表面太阳强度高100,000倍的峰值能量！为什么这比连续光更好？因为脉冲光在较低温度下可以更快地提供更多光子。
这类似于用钉子穿透木块：人们可以用手指将钉子钉入木头10秒钟没有效果，或者施加相同的能量并立即将钉子钉入木头中一个锤子。像锤子一样，脉冲光以高峰值功率提供光线，以实现深度穿透。

什么是脉冲光？

脉冲光是在极短的时间内传递的高能光。这是一个具有深刻影响的简单概念，因为它意味着我们可以产生极高的能量，高达1兆瓦，同时产生的热量非常少。因此，脉冲光可用于需要高能量的各种应用中，但高温会损坏所涉及的材料。这导致了许多行业的突破，从光盘到半导体。

脉冲光的好处

• 更深入地渗透完整治疗，获得完整一致的结果。脉冲光比连续光更有效地穿透厚且半透明的基板，改善了从粘合剂和涂层到材料内部化学的所有内容。
• 使用更少的电力来降低拥有成本。仅在典型工作周期的一小部分时间内产生光，与连续光相比，能量使用节省高达80％。
• 流程灵活性。工程师可以定制关键参数，包括峰值功率，脉冲重复率，脉冲序列，固化持续时间和输出光谱，以实现能量，热量和处理时间的最佳平衡。
• 缩短固化时间，提高产量。脉冲光即使在提供高能量的同时也能保持低温，从而为批量生产提供更高的吞吐量。

脉冲光体验

自公司成立以来，XENON一直致力于开发脉冲光技术的创新应用，使我们在该领域的经验和理解无与伦比。这一切始于1964年，设计，开发和制造用于激光泵浦的高能脉冲灯。从那时起，XENON就将脉冲光技术应用于许多不同行业的数百种产品。我们所获得的知识已融入我们开发的每一种新产品中，这就是为什么今天我们拥有专业知识和经验来应对印刷电子，下一代蓝光和半导体等具有挑战性的新行业。


脉冲光专业知识

世界上没有一家公司可能更了解脉冲光，因为这就是我们自己。50多年来，我们一直在不断发展和完善这项技术，从而带来了一系列创新和专利突破。我们的专业知识不仅仅局限于技术，还涉及如何将其应用于实际应用。XENON一直致力于推动整个行业从研究实验室转向生产线。我们与来自世界各地的工程师合作，探索和完善脉冲光的新兴应用。

创新史

• 1964年：设计了第一款用于光学激光泵浦的高能闪光灯
• 1970年：在牛奶装瓶厂进行了第一次脉冲光灭菌测试
• 1975年：开发出用温度敏感电子元件改性电路板上聚合物表面的系统
• 1979年：将复合材料的固化时间从数小时缩短到数分钟，将制造过程中的能源消耗减少80％至90％
• 1981年：为摩托罗拉开发脉冲光表面处理工艺
• 1988年：提供脉冲光系统，用于连接第一条跨大西洋光缆的光纤连接器
• 1990年：推出可在低温下可靠地固化热敏塑料医疗器械的系统
• 1990：提供用于固化干膜光聚合物的系统，用于印刷和蚀刻应用，帐篷和图案电镀
• 1992年：使用脉冲光在热敏信用卡上成功固化涂层，不会损坏内部全息图
• 1995年：开发环形灯固化系统，用于需要360°固化的热敏医疗设备
• 1995年：推出用于DVD粘合的脉冲光固化工艺
• 1998年：推出用于液晶显示器的脉冲光固化系统
• 2000：开发了用于格式化CD和DVD的独有Flash初始化技术
• 2000年：推出半导体行业“零”残留切割胶带去除工艺
• 2001年：推出全新的脉冲灯设计，消除了DVD边缘固化问题
• 2002年：推出用于快速灭菌和消毒应用的商业系统
• 2006年：开发用于固化热敏木材加工和塑料的大尺寸脉冲光系统
• 2009年：推出首个用于新兴印刷电子行业研发的脉冲光系统
• 2013年：推出印刷电子测试中心网络，这是一个全球联盟设施，研究人员和产品开发人员可以访问世界一流的实验室，测试产品理念和技术
• 2013年：推出世界上第一个用于印刷电子产品生产烧结的卷对卷系统
• 2014年：引进并申请印刷电子铜烧结双脉冲专利
• 2016年：开发X-1100高强度脉冲光系统，用于研究脉冲光的新兴应用。



• XENON X-1100是唯一的低成本台式脉冲光系统，使研究人员能够使用XENON成熟的技术更轻松地表征新工艺。
• 世界各地研发实验室的研究人员和科学家们开发了一种新的高强度脉冲光试验工具。这种在几分之一秒内提供高峰值光功率的能力是各种技术，市场和研究领域的新创新的推动者。
• X-1100是一款低成本的台式研究工具，具有强大的性能和功能，而且易于使用。需要强光的应用，例如光子固化，灭菌和烧结，可以受益于X-1100提供的宽带光子源。这种紧凑的系统允许用户在小区域应用中试验脉冲光，并有信心重新使用配置数据来定义XENON提供的更大规模或生产系统。
• X-1100提供具有广泛连续光谱的光，包括深紫外，可见光和远红外线，使其成为挑战光子应用的理想工具，无论是紫外区域的高光子能量还是需要广泛的太阳能光。X-1100可产生高强度脉冲光，可精确控制。该系统允许调节脉冲峰值辐射功率和持续时间。系统可以计算用户设置的理论能量，并使用内置示波器测量实际脉冲。还可以创建具有不同开启和关闭时间的脉冲序列，以实现更复杂的能量输送方案。存储和检索这些配方，用户访问控制和事件记录是X-1100的标准功能。

X-1100功能

• 市场上成本最低的可编程脉冲光系统
• 台式设计，占地面积小
• 连接到标准电源电压
• 高强度光源，可提供高达9焦耳/ cm 2的辐射能量/脉冲
• 以分钟为单位设置，
• 易于理解的图形用户界面（GUI）
主要产品分为：S系列  RC系列  Z系列  X系列 OEM模块