CN1730574A

CN1730574A - 辐射硬化型导电油墨以及利用辐射硬化型导电油墨制成导电基材之方法

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Publication number: CN1730574A
Application number: CN 200510036561
Authority: CN
Inventors: 杨永树
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2025-08-18
Also published as: CN1730574B

Abstract

本发明系提供一种辐射硬化型导电油墨，以及利用该导电油墨制成导电基材之方法。其中辐射硬化型导电油墨之成分至少包含有导电粉体及感光树脂混合物，将辐射硬化型导电油墨以网版印刷方式印制于基板表面后，藉由紫外线、可见光或电子束照射，使辐射硬化型导电油墨产生化学交联硬化反应，即可形成导电基材，特别适合运用在无线射频辨识系统(RFID)天线、印刷电路板、智能卡(非接触式芯片卡)感应组件、智能卷标、抗电磁波干扰(EMI)组件及抗静电材料等薄型化材料。

Description

辐射硬化型导电油墨以及利用辐射硬化型导电油墨制成导电基材之方法

技术领域

本发明系提供一种辐射硬化型导电油墨，以及利用该导电油墨制成导电基材之方法，特别适合运用在无线射频辨识系统(RFID)天线、印刷电路板、智能卡(非接触式芯片卡)感应组件、智能卷标、抗电磁波干扰(EMI)组件及抗静电材料等电子材料。

背景技术

在科技进步的带动下，各种电子产品在设计上不但讲求多功能，其体积亦不断的微型化。尤其是近年来网络及无线通讯的快速发展，各种可携式电子产品推陈出新，更是改变了21世纪商务型态的无限可能性。

电子产品体积微型化和电子材料的进步有着密不可分的关系。例如薄片型天线取代传统的杆状天线，加上印刷电路板的薄型化，造就了市面上各式轻薄短小的手机；又如近年来快速崛起的无线射频辨识系统(RFID)，可应用在电子货币、动物芯片读取器、智能卡(非接触式芯片卡)、智能型商店购物等，更是全面的进入消费者的生活之中。

上述薄片型天线、印刷电路板、无线射频辨识系统的薄型化虽然带来许多便利性，但目前的制造成本仍相当高，以致许多革命性的产品或新型商务型态仍处于构想而无法付诸施行。

如图1所示，以无线射频辨识系统(RFID)运用在智能卡(非接触式芯片卡)上为例，其原理是由智能卡10上的芯片11透过薄片状天线12传输信号至读取器20，再透过读取器20之天线21接收后，由微处理器22译码以形成可供读取的信息；同时，读取器20亦可将其它信息回授至智能卡10上，由智能卡10上的芯片11进行写入动作。其传输模式为感应式(透过线圈谐振产生高频讯号感应)，因此智能卡10上无须安装电源。

在概念上，若上述无线射频辨识系统之发射端可以使用在包括低价商品的任何一种对象上，甚至完全取代目前使用在各类商品上的条形码，将会为生活带来无限的便利，彻底改变生活型态。

惟，以现今技术而言，仍无法克服无线射频辨识系统成本过高的问题。主要是因为上述的天线的成本过高，甚至高过芯片的价格。

如图2所示，前述智能卡10上的天线12主要是将回绕线圈设置在一薄片状基板13上，即形成可供发射及接收的天线12。而将回绕线圈设置在薄片状基板13上的方法则是利用传统的蚀刻法，即使是大量生产，仍然会因为加工程序的复杂而无法降低成本。

因此，若能以网板印刷的方式直接将回绕线圈设置在基板上，将可有效减少工序节省成本。以目前的技术而言，虽然也有利用网板印刷的方法被普遍采用在制造电路基板上，惟一般多使用传统热硬化型的含纯银粉体之导电油墨，若要应用在前述的无线射频辨识系统天线或电路板上，并无法有效降低制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供辐射硬化型导电油墨，以及利用该导电油墨制成导电基材之方法，将可有效降低制造成本。

本发明的第一种辐射硬化型导电油墨，可藉由辐射线照射来达成化学交联硬化反应，其中辐射线为紫外线、可见光及电子束的其中一种或一种以上，而导电油墨则至少含有以下成份：

(a)导电粉体，其中银含量占导电粉体总重量90％以下；

(b)包覆于导电粉体外表之披覆层，其中银含量占其披覆层重量的30％以上，且披覆层重量占导电粉体及披覆层总重量80％以下；

(c)含披覆层之导电粉体，其平均粒径为40micro以下；

(d)感光树脂混合物，在温度25℃条件下，粘度为5,000cps以下。

本发明的第二种辐射硬化型导电油墨，可藉由辐射线照射来达成化学交联硬化反应，其中辐射线为紫外线、可见光及电子束的其中一种或一种以上，而导电油墨则至少含有以下成份：

(a)导电粉体，其中铜含量占导电粉体总重量30％以上。

(c)含披覆层之导电粉体，其平均粒径为40micro以下；

(d)感光树脂混合物，在温度25℃条件下，粘度为5,000cps以下；

本发明的第三种辐射硬化型导电油墨，可藉由辐射线照射来达成化学交联硬化反应，其中辐射线为紫外线、可见光及电子束的其中一种或一种以上，而导电油墨则至少含有以下成份：

(a)导电粉体，其中铝含量占导电粉体总重量30％以上；

(b)包覆于导电粉体外表之披覆层，其中银含量占其披覆层重量30％以上，且披覆层重量占导电粉体及披覆层总重量80％以下；

(c)含披覆层之导电粉体，其平均粒径为40micro以下；

(d)感光树脂混合物，在温度25℃条件下，粘度为5,000cps以下。

藉由上述本发明之辐射硬化型导电油墨成份，使导电基材得以利用网版印刷的制造方法来实现，藉以减少工序、降低成本。

第一种导电基材之制造方法，包括以下步骤：

(a)制成导电粉体，其中银含量占导电粉体总重量90％以下；

(b)将披覆层包覆于导电粉体，且披覆层的银含量占30％以上，重量占导电粉体及披覆层总重量80％以下；

(c)将导电粉体及含披覆层之导电粉体与感光树脂混合物予以混和，其中感光树脂混合物在温度条件为25℃时，粘度为5,000cps以下，以形成辐射硬化型导电油墨；

(d)将辐射硬化型导电油墨，以网版印刷方式印制于基板表面；

(e)令辐射硬化型导电油墨曝露在辐射线照射下，其中辐射线为紫外线、可见光及电子束的其中一种或一种以上，使辐射硬化型导电油墨产生化学交联硬化反应，以形成导电基材。

第二种导电基材之制造方法，包括以下步骤：

(a)制成导电粉体，其中铜含量占导电粉体总重量30％以上；

第三种导电基材之制造方法，包括以下步骤：

(a)制成导电粉体，其中铝含量占导电粉体总重量30％以上；

利用上述本发明之辐射硬化型导电油墨以及利用该导电油墨制成导电基材之方法使导电基材得以利用网版印刷的制造方法来实现，并达到减少工序、降低成本之目的。特别可运用在无线射频辨识系统(RFID)天线、印刷电路板、智能卡(非接触式芯片卡)感应组件、智能卷标、抗电磁波干扰(EMI)组件及抗静电材料等薄型化材料。

再者，藉由上述成份所组成之本发明「辐射硬化型导电油墨」，其硬化反应一般仅需数秒以内，与一般的传统热硬化型树脂(例如：热硬化型环氧树脂与聚酯树脂)所需时间3min-2hours，温度@80C-170C相较之下，具有快速硬化与节省能源之优点。

本发明结合上述材料特点所构成的导电粉体，其完成之辐射硬化后，除具快速硬化的优点外，仍具相当优越的导电性与抗氧化性，其材料成本亦较纯银导电粉体颗粒低。

另外，由于一般的辐射可硬化型材料加入金属的粉体后，因金属粉体的遮光效应与其高比重易造成金属粉体快速沉淀，因而易造成辐射可硬化型导电油墨不易达到理想的硬化程度(cure degree)与金属粉体不易均匀分散与达到较高之导电油墨厚度，本发明亦对此些问题予以改良，使其辐射可硬化型导电油墨具有快速完成硬化反应，良好金属粉体分散性，优良的导电性，具有优良的导电稳定性、抗氧化性、与低成本等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1是无线射频辨识系统运用在智能卡上的系统示意图。

图2是在无线射频辨识系统中智能卡的结构示意图。

图3是利用辐射硬化型导电油墨制成导电基材之方法流程图。

符号说明：

智能卡..............10 晶卡..............11

天线................12 读取器............20

读取器天线..........21 微处理器..........22

具体实施方式

本发明的辐射硬化型导电油墨，可藉由辐射线照射来达成化学交联硬化反应，其中导电油墨含有以下成份：

(a)含银90％以下、含铜30％以上或含铝30％以上所制成导电粉体。

(b)包覆于导电粉体外表之披覆层，其中银含量占其披覆层重量的30％以上，且披覆层重量占导电粉体及披覆层总重量80％以下。

(c)含披覆层之导电粉体，其平均粒径为40micro以下。

(d)感光树脂混合物，在温度25℃条件下，粘度为5,000cps以下。

如图3所示，藉由上述本发明主要为含披覆层之导电粉体及感光树脂混合物所制成之辐射硬化型导电油墨，可以实现一种导电基材之快速制造方法，其步骤如下：

(a)制成导电粉体。

(b)将披覆层包覆于导电粉体，且披覆层的银含量占30％以上，重量占导电粉体及披覆层总重量80％以下。(c)将导电粉体及含披覆层之导电粉体与感光树脂混合物予以混和，其中感光树脂混合物在温度条件为25℃时，粘度为5,000cps以下，以形成辐射硬化型导电油墨。

(d)将辐射硬化型导电油墨，以网版印刷方式印制于基板表面。

(e)令辐射硬化型导电油墨曝露在辐射线照射下，使辐射硬化型导电油墨产生化学交联硬化反应，以形成导电基材。

本发明利用上述方法所制成之导电基材，其应用范围至少包括有：RFID天线、印刷电路板、智能卡感应组件、智能卷标、抗EMI干扰组件及抗静电材料。

另外，前述(d)步骤利用网版印刷将辐射硬化型导电油墨印制于基板时，其印刷纹路至少包括有网状、格状及蜂巢状，使辐射线得以照射于该等形状之空隙，藉以增加照射面积来提高硬化效率，达到较高的厚度。

又，上述本发明的辐射硬化型导电油墨及利用该导电油墨制成导电基材之方法中，辐射线包括有下列三种实施例中的一种或一种以上：

(1)紫外线。

(2)可见光。

(3)电子束。

上述本发明的辐射硬化型导电油墨及利用该导电油墨制成导电基材之方法成份中，银或铜或铝所制成导电粉体，包括有下列三种施实例的一种或一种以上：

(1)若主要成份为银，则银含量宜占导电粉体总重量90％以下。

(2)若主要成份为铜，则铜含量宜占导电粉体总重量30％以上。

(3)若主要成份为铝，则铝含量宜占导电粉体总重量30％以上。

上述本发明的辐射硬化型导电油墨及利用该导电油墨制成导电基材之方法成份中，含披覆层之导电粉体占辐射硬化型导电油墨总重量的1％以上。而感光树指混和物至少包括一种或一种以上可在可见光390～800nm波长范围内吸收之光启始剂，该光启始剂含量占整体辐射硬化型导电油墨总重量的20％以下。例如TPO(diphenyl-(2，4，6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide、CASNo.75980-60-8)、Ciba Irgacure-819(Bis(2，4，6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide)，ITX(isopropyl thioxanthone，CAS No.5495-84-1and 83846-86-0)，CPTX(1-Chloro-4-propoxythioxanthone1-chloro-4-propoxythioxanthone 1-chloro-4-propoxy-9H-thioxanthen-9-one，CASNo.142770-42-1)，EPD(ethyl4-(dimethylamino)benzoate ethyl p-(dimethylamino)benzoate，CAS No.10287-53-3)，等以增加硬化的效率。

上述本发明的辐射硬化型导电油墨及利用该导电油墨制成导电基材之方法成份中，进一步包含有总重量10％以下的无机系抗沉淀剂(anti-settling agent)或总重量15％以下有机系分散剂。其中无机系抗沉淀剂系为硅酸盐类(silica)，有机系分散剂为界面活性剂，藉以提高其导电粉体颗粒的分散性与防止或减缓其沉淀速度，使经辐射硬化后的导电油墨具有更佳的导电性与导电稳定性。

上述本发明的辐射硬化型导电油墨及利用该导电油墨制成导电基材之方法成份中，进一步包含有一种以上的偶合剂(coupling agent)。偶合剂含量占整体导电油墨重量25％以下，藉以来提高辐射硬化后的导电油墨物性，导电稳定性及与提高对无机物(如玻璃，陶瓷等等)的接着强度。

上述本发明的辐射硬化型导电油墨及利用该导电油墨制成导电基材之方法成份中，进一步包含有总重量5％以下的抗氧化剂或金属腐蚀抑制剂，进一步提高导电油墨的耐热性，耐久性与导电稳定性，尤其处于高温高湿或腐蚀环境中。.

上述本发明的辐射硬化型导电油墨及利用该导电油墨制成导电基材之方法成份中，进一步包含有15ppm-5000ppm之聚合抑制剂(polyrnerization inhibitor)。该聚合抑制剂包括有MEHQ(对苯二酚单甲醚)及HQ(对苯二酚)其中之一，以进一步提高储存安定性。

上述各名称系为方便描述本发明之技术内容所定，而非用以限制本案之权利范围；是以，举凡依据本案之发明精神所作的等效组件转换、替代，均应含盖在本案之保护范围内，谨予声明。

Claims

1.一种辐射硬化型导电油墨，可藉由辐射线照射来达成化学交联硬化反应，其中辐射线至少包括紫外线、可见光及电子束的其中之一，该导电油墨至少含有以下成份：

(a)导电粉体，其中银含量占导电粉体总重量90％以下；

(c)含披覆层之导电粉体，其平均粒径为40micro以下；

(d)感光树脂混合物，在温度25℃条件下，粘度为5,000cps以下。

2.一种辐射硬化型导电油墨，可藉由辐射线照射来达成化学交联硬化反应，其中辐射线包括紫外线、可见光及电子束的其中之一，该导电油墨至少含有以下成份：

(a)导电粉体，其中铜含量占导电粉体总重量30％以上；

(c)含披覆层之导电粉体，其平均粒径为40micro以下；

(d)感光树脂混合物，在温度25℃条件下，粘度为5,000cps以下。

3.一种辐射硬化型导电油墨，可藉由辐射线照射来达成化学交联硬化反应，其中辐射线包括紫外线、可见光及电子束的其中之一，该导电油墨至少含有以下成份：

(a)导电粉体，其中铝含量占导电粉体总重量30％以上；

(c)含披覆层之导电粉体，其平均粒径为40micro以下；

(d)感光树脂混合物，在温度25℃条件下，粘度为5,000cps以下。

4.一种导电基材之制造方法，包括以下步骤：

(a)制成导电粉体，导电粉体之银含量占导电粉体总重量90％以下；

(e)令辐射硬化型导电油墨曝露在辐射线照射下，其中辐射线包括紫外线、可见光及电子束的其中之一，使辐射硬化型导电油墨产生化学交联硬化反应，以形成导电基材。

5.一种导电基材之制造方法，包括以下步骤：

(a)制成导电粉体，导电粉体之铜含量占导电粉体总重量30％以上；

6.一种导电基材之制造方法，包括以下步骤：

(a)制成导电粉体，导电粉体之铝含量占导电粉体总重量30％以上；

7.如权利要求1至6其中任一项所述之辐射硬化型导电油墨及利用辐射硬化型导电油墨制造导电基材之方法，其特征在于，感光树脂混合物进一步包含有机液态溶剂。

8.如权利要求1至6其中任一项所述之辐射硬化型导电油墨及利用辐射硬化型导电油墨制造导电基材之方法，其特征在于，感光树脂混合物至少包括一种或一种以上可在可见光390～800nm波长范围内吸收之光启始剂，该光启始剂含量占辐射硬化型导电油墨总重量的20％以下。

9.如权利要求1至6其中任一项所述之辐射硬化型导电油墨及利用辐射硬化型导电油墨制造导电基材之方法，其特征在于，其成份进一步包含有一种以上的偶合剂，其含量占辐射硬化型导电油墨总重量25％以下。

10.如权利要求1至6其中任一项所述之辐射硬化型导电油墨及利用辐射硬化型导电油墨制造导电基材之方法，其特征在于，其成份进一步包含有15ppm-5000ppm之聚合抑制剂。

11.如权利要求4至6其中任一项所述利用辐射硬化型导电油墨制造导电基材之方法，其特征在于，导电基材至少包括有RFID天线、印刷电路板、智能卡感应组件、智能卷标、抗EMI干扰组件及抗静电材料。