[發(fā)明專利]一種含有微納復合金屬填料的導電油墨

有效

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• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103965695A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 張興業(yè);趙子;吳麗娟;宋延林
• 申請（專利權）人: 北京中科納通科技有限公司
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種含有微納復合金屬填料的導電油墨，特別涉及印刷導電油墨制備電路層，屬于印刷電路制造領域。

背景技術

導電油墨是一種含有導電成分的特殊功能油墨，在傳統(tǒng)印刷工藝的基礎上，可以實現(xiàn)電子電器中傳導部分的快速制造。目前導電油墨可廣泛用于印刷觸摸屏、兒童玩具電路、硅太陽能電池電極、傳感器、電極觸點、射頻天線、電鍍、多層電路板灌孔等方面。

導電油墨還是印制電子電路的核心原材料之一。近年來，歐美、日本、韓國以及我國臺灣等地正在興起一項革命性電路板制造技術——印制電子電路(PrintedElectronic Circuit)，即采用功能性油墨直接在承印板上印制出電子電路，如在撓性有機薄膜上印刷導電油墨得到導電線路，印刷半導體油墨得到晶體管或存儲器元件等。這種新一代的印制電子電路是包含了電子連接電路和元件的組件，會替代傳統(tǒng)的印制電路板再安裝元器件的功能。

導電油墨主要由以下四部分組成：(1)導電填料：提供導電的主體部分(包括金屬粉末、金屬氧化物、非金屬和其他復合粉末)；(2)連接料：成膜部分(主要有合成樹脂、光敏樹脂、低熔點有機玻璃等)；(3)添加劑(也稱助劑)：調(diào)節(jié)適于印刷及成膜等(主要有分散劑、調(diào)節(jié)劑、增稠劑、增塑劑、潤滑劑、抑制劑等)；(4)溶劑(主要有芳烴、醇、酮、醇醚等)組成。其中導電填料是導電油墨的核心功能成分。

當前，包括市場上銷售及電子工業(yè)中使用的導電油墨，其核心導電成分主要是微米級金屬顆粒，其顆粒形狀主要有圓形的和片狀的(參見佟麗國CN101429358A一種導電油墨的制備方法，王自森等CN1741198高溫燒結(jié)銀漿及其制備方法；引用文獻)。近年來，隨著納米技術的進步，實現(xiàn)了金屬納米材料的規(guī)模制備，因此，出現(xiàn)了以納米金屬顆粒為功能填料的導電油墨(北京化工大學、魏杰、王玥CN101348634A一種光固化噴墨納米導電油墨及其制備方法和使用方法；韓國LG株式會社李宗澤等CN101522557A，用于噴墨印刷的墨水及其中所使用的金屬納米粒子的制備方法；引用文獻)。

金屬顆粒之間的連接觸點越多，即接觸面積越大，其導電性能越好。微米級顆粒由于其尺寸較大，其顆粒之間的間隙也相應增加，因此，要增大其顆粒間的接觸面積，一是顆粒形狀由圓形轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑺?，二是增加顆粒的比重；納米級金屬顆粒不但可以顯著增加接觸面積，而且由于其小尺寸效應，可降低金屬的熔點，通過低溫燒結(jié)可以熔融成一體，導電性明顯提高。但是目前納米金屬顆粒制造成本太高，還不適合完全由納米金屬做導電填料。

本發(fā)明提出了以微米金屬顆粒作為主要導電填料，納米金屬顆粒作為輔助導電填料，在較低燒結(jié)溫度下，利用納米金屬填料熔融將微米金屬顆粒粘連成一體，實現(xiàn)較低的金屬含量，表現(xiàn)出優(yōu)良的傳導性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種含有微納復合金屬填料的導電油墨，該導電油墨可采用不同的印刷方式承印在不同的基材上形成電路。通過微米級金屬顆粒與納米級金屬顆粒復合，實現(xiàn)金屬顆粒間的緊密堆積，增大金屬顆粒間的接觸面積，提高了所印刷電路的傳導性能和載流能力；利用納米金屬的熔點低的優(yōu)點，可在較低的燒結(jié)溫度下，實現(xiàn)優(yōu)異的導電性能。

本發(fā)明是通過如下方式實現(xiàn)的，一種含有微納復合金屬填料的導電油墨，其特征在于：由下列組分及質(zhì)量百分比組成：

主導電填料：10～60％

輔導電填料：1～10％

連接料：1～10％

添加劑：1～5％

主體溶劑：30～85％

上述各組分質(zhì)量百分含量之和為100％

所述的主導電填料由微米級金屬顆粒組成，其中金屬可以是但不限于金、銀、銅、鋁金屬顆粒，其粒徑范圍為0.1μm～10μm。

所述的輔導電填料由納米級金屬顆粒組成，其中金屬可以是但不限于金、銀、銅、鋁金屬顆粒，其粒徑范圍為1nm～100nm。

所述的連接料包括但不限于是聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、酚醛樹脂、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、苯乙烯與馬來酸酐共聚物、苯乙烯與丙烯酸共聚物、丙烯酸與丙烯酸酯共聚物、聚乙烯醇縮甲醛、丁烯二酸樹脂、聚酰胺樹脂、氯醋樹脂、丁醇醚化三聚氰胺樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、纖維素、雜多糖、有機硅樹脂、阿拉伯樹膠中的一種或兩種。

所述的添加劑包括流平劑、pH值調(diào)節(jié)劑、表面活性劑等。