CN102300415B - 一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法，具体步骤为：将导电油墨喷涂在打印基材上，通过升温烧蚀的方法，制备导电性均匀的印制电子用银导线的方法。该法具有方便快捷，工艺简单，烧蚀温度低及导电性均匀的良好特性，可以满足现代微型电子电路的生产要求。

Description

一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法
所属技术领域
本发明涉及一种用于印制电0路用银导线及其制备方法，更具体的说，是涉及一种烧结温度低，电导率高，制备工艺简单的用于印制电路的纳米银导线及其制备方法。 
背景技术
随着印刷技术越来越多的与其它行业技术发生交叉渗透，产生了一系列新的交叉技术。“印制电子技术”(Printable Electronics Technology)就是印刷技术和电子技术有机地融合，是目前技术发展的又一重大突破。它是通过印刷技术在各种基体，特别是柔性基体上制作各种电子线路或装置，使其具有诸如电子传输、信号发射、电磁屏蔽、光电转换等功能的新型技术，并且采取了加成法、高速印刷技术制作各种电子器件与电路，相比此前常用的光刻蚀减成法技术，对电子厂商的经济面上和产业结构产生了重大的影响。 
银粉因具有很好的化学稳定性、高的电导率和价格适中等因素成为印制电子领域研究的热点。由三星电机株式会社申请的公开号为CN101089058专利中公开了一种用于喷墨打印的导电油墨组合物，其包含：30-85重量份的金属纳米颗粒，10-60重量分的溶剂，10-30重量分的湿润剂，该润湿剂由给予二醇或多醇的化合物组成，以及0.1-10重量份的用于调节粘度的基于二醇的醚化物添加剂。该发明当使用喷墨打印装置形成引线时，可以调节油墨的粘度保持高浓度。但是该发明配方众多，且多位不导电成分，在固化形成引线时必将影响最终产品的导电性，此外金属粉体与基体的相容性也是该发明难以解决的问题。中国专利CN1671805A公开的专利为烧结温度低的导电纳米油墨及其制备方法，该法公开了制造包含金属纳米粉末的导电油墨的成本效应的新方法。该发明配方复杂，同样难以解决电导率均匀的问题。中国专利CN1354208中公开的一种导电油墨组合物是一种热固性导电油墨，用于通孔连接或类似的电器或电子用途，以提供稳定的电连接。该发明以环氧树脂为载体，以银，铜等为导电组分而形成。该法解决了溶剂挥发的独特优势，但是电导率低是其致命缺陷。 
发明内容
本发明针对背景技术中存在的问题，提出了一种烧结温度低，电导率高，制备工艺简单的用于印制电路的纳米银导线及其制备方法。这种新型纳米银导线的制备方法，其特征在于：该方法包含以下步骤： 
(1)将油溶性纳米银粉体或者纳米银非极性溶剂分散液分散于油墨载体中，制备纳米银导电油墨； 
(2)将纳米银导电油墨打印到指定基材上，形成需要的图案； 
(3)将该基材置于50-200℃进行10-30min烧蚀，烘干溶剂并进行固化，形成纳米银导线； 
步骤(1)所用纳米银占总重量的10％-70wt％，油墨载体占总量的30-90wt％； 
油墨载体的成分为20-80wt％载体溶剂，5-20wt％环氧树脂，0.1-1.0wt％交联剂和0.1-2.0wt％表面活性剂； 
油墨载体所选用的环氧树脂可以是一种，也可是几种环氧树脂的组合物，每种环氧树脂的环氧值为：0.2-0.5； 
油墨载体所选用的交联剂为可以是脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺，也可以是其至少两种的组合物； 
油墨载体所选用的表面活性剂可以是阳离子表面活性剂，如十六烷基二甲基氯化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)、阳离子瓜尔胶(C-14S)、阳离子泛醇、阳离子硅油、十二烷基二甲基氧化胺(0B-2)，也可以是阴离子表面活性剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基硫酸钠，也可以两性表面活性剂，如十二烷基二甲基甜菜碱、羧酸盐型咪唑啉，还可以是非离子表面活性剂，如烷基醇酰胺(FFA)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)、烷基酚聚氧乙烯醚(APE或OP)； 
纳米银导电油墨粘度为：1.5cP～2.5cP，表面张力为：25mN/m～45mN/m； 
所选用的基材可以是据对苯二甲酸乙二醇酯，对苯二甲酸丁二醇酯，聚酰胺，有机玻璃等高分子薄膜，也可以是玻璃，陶瓷等无机薄膜，还可以是纸张，纤维网，多孔介质基材或者其组合物； 
喷涂油墨厚度为1-100μm，宽度为1-100μm； 
这种新型纳米银导线的制备方法，烧结形成的银导线电阻率为10-4-10-1Ω·cm。它可以印制电子电路，也可以用于修补电子电路，及其他基板电路的修补。 
本发明的有益效果： 
1、本发明对设备要求低，实施方便，工艺简单； 
2、本发明反应条件温和，反应时间短，效率高，适合大规模生产； 
3、本发明制备的纳米银导线细度高，易控制，电阻率小，导电性好，具有良好的强度； 
4、该发明烧结温度低，能源消耗少，符合现代化节能的要求。 
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 
实施例1、将5g油溶性纳米银溶于3.2g正己烷中，边搅拌边添加1.5g环氧树脂E-45，0.2g交联剂四乙基二乙醇胺，0.1g表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱，搅拌均匀后，在有机玻璃上喷涂上”U”字型图案。之后将有机玻璃至于130℃，烧结20min，纳米银导线成型。 
实施例2、将油溶性纳米银环己烷分散液6g(含银量为4g)添加到2.2g正己烷中，边搅拌边添加1g环氧树脂E-45，0.11g四乙基二乙醇胺，充分搅拌后添加约0.1gOPE调节粘度。充分混匀后，在有机玻璃板上喷涂”U”字型图案。之后将有机玻璃至于130℃，烧结20min，纳米银导线成型。 
实施例3、将油溶性纳米银5g，添加到2.5g正己烷中，边搅拌边添加2g环氧树脂E-45，0.2g四乙基二乙醇胺，充分搅拌后添加约0.3gOPE调节粘度。充分混匀后，在有机玻璃板上喷涂”U”字型图案。之后将有机玻璃至于130℃，烧结20min，纳米银导线成型。 
实施例4、将油溶性纳米银6g，添加到2.Og石油醚中，边搅拌边添加1.5g环氧树脂E-45，0.2g四乙基二乙醇胺，充分搅拌后添加约0.3gOPE调节粘度。充分混匀后，在有机玻璃板上喷涂”U”字型图案。之后将有机玻璃至于100℃，烧结20min，纳米银导线成型。 
附表1：实施例产品纳米银导线实施结果： 
Figure DEST_PATH_GSB00000989217600031
附注：表面张力测试：德国Krüss公司出品的型号为K12表面张力仪测定； 
粘度/cP(60rpm)：上海易友仪器有限公司出品的NDJ-79型旋转粘度计测定； 
电导率测试：虹运半导体粉末电阻率测试仪(固体双用)。 

Claims (9)

1.一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：
(1)将油溶性纳米银粉体或者纳米银非极性溶剂分散液分散于油墨载体中，制备纳米银导电油墨；
(2)将纳米银导电油墨打印到指定基材上，形成需要的图案；
(3)将该基材置于50-200℃进行10-30min烧蚀，烘干溶剂并进行固化，形成纳米银导线；
其中步骤(1)中所述油溶性纳米银粉体占总重量的10％-70wt％，所述油墨载体占总量的30-90wt％。
2.根据权利要求1所述的一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法，其特征在于：所述油墨载体的成分为20-80wt％载体溶剂，5-20wt％环氧树脂，0.1-1.0wt％交联剂和0.1-2.0wt％表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂是一种或几种环氧树脂的组合物，每种环氧树脂的环氧值为：0.2-0.5。
4.根据权利要求2所述的一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法，其特征在于：所述交联剂是脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺，或者是其至少两种的组合物。
5.根据权利要求2所述的一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂是十六烷基二甲基氯化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)、阳离子瓜尔胶(C-14S)、阳离子泛醇、阳离子硅油、十二烷基二甲基氧化胺(0B-2)阳离子表面活性剂，或者是脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠阴离子表面活性剂，或者是十二烷基二甲基甜菜碱、羧酸盐型咪唑啉两性表面活性剂，或者是烷基醇酰胺(FFA)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)、烷基酚聚氧乙烯醚(APE或OP)非离子表面活性剂。
6.根据权利要求1所述的一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法，其特征在于：所述纳米银导电油墨粘度为：1.5cP～2.5cP，表面张力为：25mN／m～45mN／m。
7.根据权利要求1所述的一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法，其特征在于：所述基材是聚对苯二甲酸乙二醇酯，对苯二甲酸丁二醇酯，聚酰胺，有机玻璃高分子薄膜、片材或者板材，或者是玻璃，陶瓷无机薄膜，或者是纸张，纤维网，多孔介质基材或者其组合物。
8.根据权利要求1所述的一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法，其特征在于：所述纳米银导电油墨厚度为1-100μm，宽度为1-100μm。
9.根据权利要求1所述的一种导电性均匀的印制电子用银导线的制备方法，其特征在于：所述烧蚀形成的纳米银导线电阻率为10-4-10-1Ω·cm。
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