[發明專利]含有銀納米顆粒的可印刷組合物、用其生產導電性涂料的方法和所制備的涂料

有效

• 申請號: 200910139090.1
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN101580659A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: S·巴恩米勒;S·艾登;S·M·邁耶;D·斯托克;B·登克爾
• 申請（專利權）人: 拜爾材料科學股份公司
• 主分類號: C09D11/02
• 分類號: C09D11/02;C09D5/24;C09D7/12;H05K1/09
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 段曉玲;李炳愛

本發明的背景

原則上要求在具有差的表面電導性的物體的表面上有導電性結構。對于導電性而言，例如，通過將導電性材料壓印在組件的表面上所實現的在電子電路集成到電子組件上的應用是所希望的。具有分開電路的組件的昂貴復合材料問題因此能夠減到最少。尤其，具有條形導電體的撓性材料的表面的印刷是特別重要的。具有撓性內容物(flexiblecontent)的整個組件的設計的自由度應該不再受所提供的電路影響。?

銅條形導電體的應用是已知的。然而，這些僅僅用高成本的沉積和刻蝕方法被施涂于表面上。能夠隨后施涂于表面上并用于接觸的導電性漿料(例如，導電性銀)是進一步發展。?

在印刷聚合物材料上有特殊的利益。在印刷過程(由它使得表面變成導電性)中，基材的表面不應該被加熱到高于表面材料的軟化點(例如，聚合物表面的玻璃化轉變溫度)。另外，不使用溶解或部分地溶解該表面的溶劑。?

以低成本和良好的產量將結構施涂于表面上的已知方法是絲網印刷法或膠印法。然而這兩種方法對于所使用的印刷物質有進一步要求。所屬技術領域的專業人員已知的是，這些印刷方法應該使用的油墨或染料對于印刷油墨的粘度有最低要求。該粘度必須是在高于1Pa.s的范圍內，以使得能夠獲得良好的印刷結果。?

美國專利No.5,882,722和美國專利No.6,036,889描述了含有金屬顆粒的導電性配制劑，前體和有機溶劑和它僅僅在200℃以上的燒結溫度下形成導電性結構，它的整個內容被引入這里供參考。這些已知的配制劑具有約10Pa.s的粘度。該配制劑能夠事實上用于所述的印刷技術(絲網印刷，膠版印刷)，但是因為需要高的燒結溫度，施涂于聚合物的表面上的應用則受到限制。?

國際專利公開No.WO2003/038002和美國專利申請公開No.2005/0078158，每個的全部內容被引入這里供參考，公開了具有銀納米顆粒的配制劑，它特別地用鈉甲基纖維素羧酸穩定化。這些文件事實?上描述了后處理的需要，例如通過加熱，或絮凝劑，但沒有描述加工溫度或從配制劑獲得的微觀構造的導電性。此外，所使用和所獲得的納米顆粒的準確分配沒有公開，雖然尺寸范圍是低于100nm。所公開的配制劑的銀顆粒的含量不大于1.2wt％。典型地為所提供的噴墨方法所需要的印刷配制劑的粘度是大約10mPa.s。該配制劑因此不實際上無法用于絲網印刷或膠版印刷。?

歐洲專利公開No.EP?1586604，它的內容被引入這里供參考，公開了由環氧樹脂、銀薄片和銀納米顆粒組成的銀漿料。這一漿料在印刷到或施涂到基礎材料的表面上和隨后熱處理之后形成導電薄膜。在高于200℃的燒結溫度下實現低于5×10⁵ohm/cm的電阻。這一高的燒結溫度大大地限制可印刷的聚合物基材的選擇。?

國際專利公開No.WO?2008/031015，它的全部內容被引入這里供參考，公開了也含有銀薄片的水性配制劑。用這一配制劑在120℃下能夠獲得0.022歐姆/平方的導電性。?

HARIMA提供生產線“NP系列納米漿料”，它是具有低粘度的納米顆粒型銀導電油墨。然而，HARIMA給出210-230℃的燒結溫度。?

發明概述

本發明一般涉及適合于導電性印刷圖像的生產的油墨，它基于在水性配制劑中的納米銀顆粒和至少一種(優選聚合物)分散劑，和該油墨的制造方法。本發明的各種實施方案能夠通過絲網印刷、柔性版印刷(flexographic)、雕版或膠印法施涂該配制劑在表面上提供導電性結構。這能夠通過含銀的水性配制劑，它除了含銀之外還含有至少一種聚合物，經通過絲網印刷、轉橡膠版輪印刷、雕版或膠版印刷法施涂于表面和印刷表面的最終熱處理從而生產導電性或反射性表面來實現。?

在本發明以前，使用元素銀的導電性配制劑的提供尤其通過使用膠版印刷或絲網印刷技術在對熱不穩定的表面上，能生產導電性結構是未知的。在本發明的背景中的低溫包括，例如，低于聚合物表面的玻璃化轉變溫度(例如，PVC～80℃)的溫度。?

本發明的各種實施方案提供含銀的配制劑，它能夠由絲網印刷，橡膠版輪轉印刷，雕版或膠版印刷法施涂于表面上并且能夠通過在≤140℃(可能的話低于100℃)的溫度下的熱處理被燒結到表面上以生產導電性結構。?