CN106147403A - 导电油墨以及导电层的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导电油墨以及导电层的制造方法，该导电油墨包括(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)以及胺类化合物，其中以导电油墨的总重量计，(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)的含量为9wt％至33wt％，胺类化合物的含量为5wt％至74wt％。本发明提供的导电油墨具有良好的稳定性且制备方法简单、制备成本低。
Description
技术领域
本发明是有关于一种导电油墨以及导电层的制造方法，且特别是有关于一种含有有机金属络合物的导电油墨以及导电层的制造方法。
背景技术
为了简化经由光刻制程制造导电线路的繁多复杂步骤，直接将导电油墨印刷至基板上以形成导电线路的方式已成为目前研究的方向之一。一般而言，以金属为主要成分的导电油墨分成两种类型：金属纳米粒子类型以及有机金属类型，其中金属纳米粒子具有高表面积-体积比，因此虽其具有较大的活性，但却容易倾向发生自发性团聚以使其表面能量降低的现象。如此一来，在制备、储存或运输的过程中，金属纳米粒子容易发生团聚而沉淀，致使油墨稳定性不佳。因此，许多研究逐渐朝向有机金属类型的导电油墨发展。
发明内容
本发明提供一种导电油墨，其具有良好的稳定性且制备方法简单、制备成本低。
本发明另提供一种导电层的制造方法，其可在温和的加热处理条件下形成导电度良好的导电层。
本发明的导电油墨包括(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)以及胺类化合物，其中以导电油墨的总重量计，(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)的含量为9wt％至33wt％，胺类化合物的含量为5wt％至74wt％。
在本发明的一实施方式中，上述的导电油墨还包括溶剂，其中以导电油墨的总重量计，溶剂的含量为28wt％至60wt％。
在本发明的一实施方式中，上述的胺类化合物是一级胺类化合物、二胺类化合物或三胺类化合物。
在本发明的一实施方式中，上述的胺类化合物是己胺、正辛胺、苯甲胺、乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、四甲基乙二胺或二乙烯三胺。
在本发明的一实施方式中，上述的溶剂是醇类溶剂。
在本发明的一实施方式中，上述的溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、二级丁醇、三级丁醇、1-己醇或2-己醇或其组合。
在本发明的一实施方式中，上述的导电油墨还包括添加剂，其中以导电油墨的总重量计，添加剂的含量为3wt％至14wt％。
本发明的导电层的制造方法包括以下步骤。首先，提供基板。接着，将前述的导电油墨提供至基板上。之后，对提供至基板上的导电油墨进行加热处理。
在本发明的一实施方式中，上述的基板是刚性基板或柔性基板。
在本发明的一实施方式中，将导电油墨提供至基板上的方法包括喷墨印刷法、凹版印刷法、凸版印刷法、胶版印刷法、网版印刷法或线棒涂布法。
在本发明的一实施方式中，上述的加热处理的温度介于100℃至200℃之间，时间介于10分钟至60分钟之间。
基于上述，本发明的导电油墨通过包括具有特定比例的(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)以及胺类化合物，而成为具有良好稳定性的均相溶液，因此得以通过印刷或涂布的方式并在低温及短时间的加热条件下形成具有良好导电度的导电层。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施方式作详细说明如下。
具体实施方式
在本文中，由“一数值至另一数值”表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
为了制备出具有良好稳定性且制备方法简单、制备成本低的导电油墨，本发明提出一种导电油墨，其可达到上述优点。以下，特举实施方式作为本发明确实能够据以实施的范例。
本发明一实施方式提供一种导电油墨，其包括(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)((2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato)silver(I)，Ag(tmhd))以及胺类化合物。以下，将对上述各种成分进行详细说明。
在导电油墨中，(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)作用为银的前驱物。详细而言，当对导电油墨提供能量(例如热能或光能)，(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)中的正一价的银离子会还原成金属态的银。在一实施方式中，以导电油墨的总重量计，(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)的含量为9wt％至33wt％。
另外，(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)可通过酸银及2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedione，简称：tmhd)在三乙胺及溶剂的存在下进行反应而得，或是(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)可使用市售产品。
在导电油墨中，胺类化合物会与(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)作用形成银胺络合物，以进一步稳定银离子，并提高溶解度，因此使得导电油墨具有良好的稳定性。在一实施方式中，以导电油墨的总重量计，胺类化合物的含量为5wt％至74wt％。
具体而言，胺类化合物的实例包括(但不限于)己胺、正辛胺或苯甲胺等的一级胺类化合物；乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺或四甲基乙二胺等的二胺类化合物；或二乙烯三胺等的三胺类化合物。在一实施方式中，胺类化合物较佳是一胺类化合物或二胺类化合物。
另外，在不损及本发明的导电油墨的效果范围内，导电油墨可进一步包括溶剂。详细而言，溶剂用以溶解(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)以及胺类化合物，以形成呈均相的导电油墨。在一实施方式中，溶剂例如是醇类溶剂。具体而言，溶剂的实例包括(但不限于)甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、二级丁醇、三级丁醇、1-己醇或2-己醇。在一实施方式中，以导电油墨的总重量计，溶剂的含量为28wt％至60wt％。
另外，上述所列的溶剂可单独使用，或可组合两种或两种以上使用。也就是说，溶剂系统能够随着不同的应用所需要的油墨特性而做调整。举例而言，本发明的导电油墨可通过调整溶剂系统来获得适当的性质。
另外，在不损及本发明的导电油墨的效果范围内，导电油墨可进一步包括添加剂，用以调节导电油墨的附着性、表面张力或粘度。在一实施方式中，添加剂包括乙基纤维素、羧甲基纤维素、双马来聚酰亚胺树脂或硅烷偶合剂。然而，本发明并不以所揭露的内容为限。另外，在一实施方式中，以导电油墨的总重量计，添加剂的含量为3wt％至14wt％。
另外，本发明的导电油墨具有简单的制备方法及低的制备成本。详细而言，在一实施方式中，导电油墨的制备方法包括以下步骤。首先，在冰浴环境下，将胺类化合物与(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)混合并搅拌1小时至2小时。之后，将所得溶液进行一过滤步骤，以除去微量粒子。另外，在导电油墨还包括溶剂的情况下，导电油墨的制备方法还包括在进行过滤步骤前，先将胺类化合物与溶剂均匀混合后再将(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)加入。另外，在导电油墨还包括添加剂的情况下，导电油墨的制备方法还包括在进行过滤步骤前，加入添加剂。
值得说明的是，如前文所述，本发明的导电油墨为具有良好稳定性的均相溶液，且使用(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)作为银的前驱物，因此本发明的导电油墨相当适合用以通过印刷或涂布的方式来形成具有良好电性品质的导电层。举例而言，在电子装置中，所述导电层可作为导线。以下，特举实施方式来详细说明使用导电油墨制造导电层的方法，藉以作为本发明确实能够据以实施的范例。
本发明另一实施方式提供一种导电层的制造方法，其包括以下步骤。首先，提供基板。在本实施方式中，所述基板例如是包括玻璃基板、刚性塑胶基板、金属基板或陶瓷基板等的刚性基板，或包括聚酰亚胺基板、聚对苯二甲酸乙二酯基板、聚碳酸酯基板、聚丙烯基板、聚乙烯基板、聚苯乙烯基板或薄的金属或合金基板等的柔性基板。
接着，将前文所述任一导电油墨提供至基板上。详细而言，进行所述步骤的方法例如是印刷法或涂布法。印刷法包括喷墨印刷法、凹版印刷法、凸版印刷法、胶版印刷法或网版印刷法，涂布法包括线棒涂布法。
之后，对提供至基板上的导电油墨进行加热处理。详细而言，加热处理可使得导电油墨中的溶剂完全被去除，继而固化形成导电层。在一实施方式中，加热处理的温度例如是介于100℃至200℃之间，而加热时间例如是介于10分钟至60分钟之间。另外，在一实施方式中，导电层的片电阻例如是介于0.45Ω/sq至190Ω/sq之间，此表示导电层具有良好的导电度。
一般而言，纳米金属油墨需经过200℃至300℃的高温烧结处理才会形成电性品质良好的导电层，因此纳米金属油墨无法有效地应用在无法承受高温的柔性基板上，致使应用领域受到限制。详细而言，聚对苯二甲酸乙二酯基板仅能承受120℃以下的温度。有鉴于此，与现有的纳米金属油墨相比，本发明的导电油墨不但能够在较低的温度下即形成具有良好电性品质的导电层，因此还能够具有较广的应用领域。
另外一提的是，在导电油墨还包括例如是粘度调节剂或硅烷偶合剂的添加剂的情况下，导电油墨与基板之间的粘着力会提高。
下文将参照实施例1至实施例17，更具体地描述本发明的特征。虽然描述了以下实施例，但是在不逾越本发明范畴的情况下，可适当地改变所用材料、其量及比率、处理细节以及处理流程等等。因此，不应由下文所述的实施例对本发明作出限制性地解释。
制备实施例1至实施例17的导电层所使用的部分的材料及设备的信息如下所示。
(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)：由以下所示的制备方法制备。
在氮气环境下，在三口烧瓶中，将4.2克的硝酸银溶于1.4毫升的乙腈和50毫升的甲醇中。在搅拌混合均匀后，将温度降至0℃，并将所述溶液缓慢加入含有5.5毫升的2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮、3.5毫升的三乙胺及50毫升的甲醇的溶液中。接着，在0℃下持续搅拌反应1小时后，将所得溶液快速过滤以得到白色固体粉末。之后，以甲醇清洗所得的白色固体粉末数次，并利用真空干燥，以得到产率约为60％的(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)。
双马来聚酰亚胺树脂(添加剂)：商品名为BMI 3000。
电阻率计：型号为Loresta-EP MCP-T360，由三菱化学股份有限公司制造。
实施例1
导电油墨的制备
首先，在冰浴环境(0℃至15℃)下，将0.7克的正辛胺与1克的异丙醇均匀混合。接着，将1克的(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)加入所得溶液中并搅拌1小时，以形成银胺络合物溶液。之后，将0.3克的乙基纤维素加入银胺络合物溶液中并搅拌均匀。接着，以0.45μm的过滤膜进行过滤，以得到实施例1的导电油墨。
导电层的制造
首先，将实施例1的导电油墨以线棒(型号为RDS No.26)涂布在聚酰亚胺基板上。接着，在100℃下进行加热处理30分钟，以制得实施例1的导电层。
实施例2至实施例17
按照与实施例1相同的制备程序，但使用以下表1中所示的各成分的种类及使用量来制备实施例2至实施例17的导电油墨。接着，按照与实施例1相同的制造程序，但使用表1中所示的基板种类以及在表1中所示的加热温度及时间的条件下来制造实施例2至实施例17的导电层。
实施例18至实施例19
实施例18至实施例19与实施例1的差异在于：在制备导电油墨时未使用溶剂，而直接将胺类化合物与(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)混合搅拌，其中各成分的种类及使用量如以下表1所示。接着，按照与实施例1相同的制造程序，但使用表1中所示的基板种类以及在表1中所示的加热温度及时间的条件下来制造实施例18至实施例19的导电层。
表1
之后，利用四点探针法以电阻率计分别对实施例1至实施例19的导电层进行片电阻的测量，而测量结果显示于表2中。
表2
续表2
续表2
由上述表1及表2可知，在加热温度低于200℃及加热时间在60分钟以下的条件下进行加热处理后所制得的实施例1至实施例19的导电层均具有良好的导电度。另外，由上述表1及表2可知，在实施例3中，本发明的导电油墨能够在聚对苯二甲酸乙二酯基板上形成具有良好导电度的导电层，此表示本发明的导电油墨经由数分钟的低温热处理即能够形成电性品质良好的导电层，因此能够提高导电油墨所能应用的领域。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (11)
1.一种导电油墨，其特征在于，包括：
(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)；以及
一胺类化合物；
其中以所述导电油墨的总重量计，(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)银(I)的含量为9wt％至33wt％，所述胺类化合物的含量为5wt％至74wt％。
2.根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，还包括一溶剂，其中以所述导电油墨的总重量计，所述溶剂的含量为28wt％至60wt％。
3.根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，所述胺类化合物是一级胺类化合物、二胺类化合物或三胺类化合物。
4.根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，所述胺类化合物是己胺、正辛胺、苯甲胺、乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、四甲基乙二胺或二乙烯三胺。
5.根据权利要求2所述的导电油墨，其特征在于，所述溶剂是醇类溶剂。
6.根据权利要求2所述的导电油墨，其特征在于，所述溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、二级丁醇、三级丁醇、1-己醇、2-己醇或其组合。
7.根据权利要求1或2所述的导电油墨，其特征在于，还包括添加剂，其中以所述导电油墨的总重量计，所述添加剂的含量为3wt％至14wt％。
8.一种导电层的制造方法，其特征在于，包括：
提供一基板；
将一导电油墨提供至所述基板上，其中所述导电油墨为权利要求1所述的导电油墨；以及
对提供至所述基板上的所述导电油墨进行加热处理。
9.根据权利要求8所述的导电层的制造方法，其特征在于，所述基板是刚性基板或柔性基板。
10.根据权利要求8所述的导电层的制造方法，其特征在于，将所述导电油墨提供至所述基板上的方法包括喷墨印刷法、凹版印刷法、凸版印刷法、胶版印刷法、网版印刷法或线棒涂布法。
11.根据权利要求8所述的导电层的制造方法，其特征在于，所述加热处理的温度介于100℃至200℃之间，所述加热处理的时间介于10分钟至60分钟之间。
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|---|---|---|---|
| TW104105638A TWI591051B (zh) | 2015-02-17 | 2015-02-17 | 導電油墨以及導電層的製造方法 |
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|---|---|
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Citations (4)
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| JP2008159535A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Osaka Industrial Promotion Organization | β−ケトカルボン酸銀から得られる金属銀を含む銀ペーストおよびその製造方法 |
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|---|
| CHEN-NI CHEN等: ""Solution-based β-diketonate silver ink for direct printing of highly conductive features on a flexible substrate"", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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