[發明專利]激光或微波處理噴印金屬導電油墨制備的初級電路的方法

無效

• 申請號: 201010281982.8
• 申請日: 2010-09-15
• 公開（公告）號: CN102398438A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 張志良;安粒;張興業;宋延林
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: B41M7/00
• 分類號: B41M7/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于噴墨印刷(簡稱噴印)電路技術，涉及利用噴印金屬導電油墨制備的初級電路的后處理方法，特別涉及到利用激光燒結法處理噴印金屬導電油墨制備的初級電路或微波處理初級電路，以降解油墨中的有機成分，改善所得噴印電路的導電性能。

背景技術

噴墨印刷(簡稱噴印)電路技術是一項前沿的先進的電路板制造技術，是計算機輔助控制印刷技術的產物，是一種無接觸、無壓力、無印版的印刷技術，兼容各種承印板/膜，特別是柔性承印膜；其工作過程是先將計算機存儲的圖樣信息輸入噴墨打印機，在計算機的控制下，由噴墨打印機的噴頭向承印板或膜表面噴射導電油墨(電子墨水)，墨滴在承印板或膜表面直接形成線路圖案，進而在承印板或膜上得到由導電油墨(電子墨水)材料形成的初級電路。

導電油墨是噴印電路板的核心原料，其主要是由導電性填料、黏合劑、溶劑及其它助劑組成，金屬導電油墨是指導電性填料為金屬納米粒子或金屬有機配位化合物的油墨，所述金屬納米粒子主要包括金、銀、銅、鎳、鉑、鈀等或上述任意兩種金屬納米粒子的復合，諸如銀包銅納米粒子等；所述金屬有機配位化合物包括上述金屬的有機配位化合物。

由于金屬導電油墨本身導電性能不佳甚至是不導電的，所以噴印的初級電路也是導電性能不佳甚至是不導電的，因為金屬導電油墨中的金屬納米粒子的堆積不夠緊密，而且金屬納米粒子外層的有機表面活性劑是作為絕緣材料存在的，同時還有其他有機物質(如：黏合劑、分散劑等助劑)的加入，阻礙了電子的傳遞。因此，需要引入后處理工藝以熔化金屬納米粒子并降解其中的有機物質，實現高導電性能的噴印電路。

對于采用金屬導電油墨材料形成的初級電路的后處理技術，其原理主要是基于金屬納米粒子的納米尺寸效應，即金屬納米粒子的熔點隨著其粒徑的減小而降低，比如10納米左右的金屬納米粒子，其熔點在200℃左右，因此一般可以通過控溫燒結熔化金屬納米粒子從而提高金屬的粘連性、堆積程度，同時盡可能降解包覆在金屬納米粒子外層的表面活性劑，以提高噴印電路的導電性能。

對初級電路的后處理方法，如美國專利(US?No.6582651)公開的形成金屬制件的方法，所述方法的第Ⅳ步，在500～1450℃下燒結所述金屬制件，同時基本保持非金屬制件的幾何形狀；美國專利(US?No.5147446)公開了使用高壓和低溫由納米級粒子制造致密壓制品的方法，其中燒結步驟是在1000～1500℃的溫度范圍進行；中國專利(CN03815904)報道的導電納米油墨燒結溫度是在100～300℃進行燒結，持續燒結0.5～2小時。以上控溫燒結方法只能應用到玻璃、陶瓷、金屬、聚酰亞胺等耐高溫承印材料，對于PET、PVC、PC、紙張等低玻璃化溫度的承印膜仍難以適用。文獻(Chem.Phys.Lett.2007，441，305-308.)報道了利用甲醇等溶劑清洗印刷的電路，以洗掉電路中的有機物質，該方法提高了所印刷電路的導電性能，只是利用有機溶劑清洗電路，不適合大規模制備，也提高了對承印板的耐溶劑性要求，同時增加了有機溶劑對環境污染的壓力。2008年，芬蘭科學家Mark?L.Allen等人(VTT?Technical?Research?Centre?of?Finland，Nanotechnology，19(2008)175201(4pp))通過對初級印制的電路兩端直接施加電壓，利用電流和熱阻來融化金屬粒子，也顯著提高了初級印制線路的導電性能，但是直接施加電壓法不易操作，高壓容易擊穿承印板/膜，而且高壓也不安全。

2009年，以Ulrich?S.Schubert為首的德國和荷蘭科學家們(J.Mater.Chem.，2009，19，3384-3388)利用等離子體對初級印制的電路處理，同樣得到了高導電性能的電路，但是等離子體對真空度的要求及高昂的價格，決定了其只能停留在實驗室水平。

因此，為了擴大承印板/膜適用范圍，降低或避免高溫處理，兼顧易操作和低成本，提高噴印金屬導電油墨所制備印刷電路的導電性能，我們提出一種快速、并容易實施和操作的方案，即利用激光準確定位并快速掃描由噴印金屬導電油墨制備的初級電路或微波處理由金屬導電油墨制備的初級電路，可以顯著提高噴印電路的導電性能。

發明內容