[發明專利]一種基于噴墨打印的導電線路印刷工藝

在審

• 申請號: 201710566587.6
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107148154A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 劉禹;尹叢彬;張婕;姜晶;陸云龍;鄧永強;陳彥秋;高維廉
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H05K3/12
• 分類號: H05K3/12;H05K3/24
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙)32228
• 代理人: 聶啟新

技術領域

本發明涉及印刷電子技術領域，尤其是涉及一種在經過預處理的有機載體上噴墨打印含有催化劑前驅體的催化墨水，并化學鍍銅，制備清晰電子圖形的印刷工藝。

背景技術

形成導電線路的常規方法主要包括刻蝕法、絲網印刷法、真空沉積法、旋轉涂布法等，上述方法盡管已被廣泛采用，但依然存在著過程復雜、處理時間長、浪費原材料、產率低、成本高等問題。并且，隨著電子設備變得越來越小型化和多功能化，印刷電路基板的導電線路也需要極其微小和精確。

以噴墨打印為印刷方式的印刷電子技術近年來受到了廣泛的關注，噴墨打印使用導電油墨作為印刷導電圖形的前驅材料，通過在基底上噴射沉積墨水直接獲得所需圖案。這種方式與傳統的PCB制造方式相比，具有無可比擬的優勢。首先，噴墨打印是一種增材制造方式，不僅能節約成本，還能簡化制造工藝，減少污染，提高制造效率。其次，導電油墨的固化溫度一般不超過200℃，且隨著導電油墨中顆粒尺寸的降低還能進一步降低到100℃以下，實際上，目前已經有很多固化溫度低于150℃的商品化導電油墨，這對于基材的使用提供了越來越多的選擇，尤其是有機基材的使用，為柔性電子的發展提供了一個絕佳的機會。最后，在一些精度要求不高的應用場合，如天線和電極等，普通的商用噴墨打印機就能滿足尺寸和精度的要求，降低了技術難度和成本。

然而直接用導電油墨打印導電線路并固化的工藝仍然存在著難點和缺點，在中國專利申請CN101990687B中披露了一種導電油墨的組合物，該導電油墨使用金屬納米顆粒作為導電材料，由于金屬比重較大，為防止納米金屬聚集和沉降，同時使導電油墨的納米顆粒穩定分散，必須使用重量比多達10-20％的分散劑，而這些分散劑的加入會影響印刷電路固化后的導電性，通常需要較高的固化溫度才能達到較好的導電性，這就要求承印物或者基體材料必須耐高溫。然而對于某些應用需要將電路打印在普通不耐高溫的塑料包裝盒上，此時基體不耐高溫就成了技術應用的制約因素。在中國專利申請CN103013229中，以石墨烯作為導電材料制備得到的導電油墨雖具有良好的導電性及印刷性，但該導電油墨在印刷到柔性基材時，導電油墨與基材之間連接性較差，其導電層與基材的結合主要是靠高分子樹脂粘結劑，該結合力在光滑的表面，其接觸面積越小，結合力就越低，為達到滿意的粘接效果，上述導電油墨中需要加入25wt％左右的粘接劑，而這些粘結劑最終會造成導電線路電氣性能的降低，同時該導電油墨中也有其他添加劑，在固化過程中容易形成氣孔，導致整個導電層變脆且導電性降低，嚴重的甚至直接脫落。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明申請人提供了一種基于噴墨打印的導電線路印刷工藝。本發明克服了現有直接用導電油墨打印導電線路并固化的工藝中所存在的印刷電路導電性差、導電層與基材之間連接性差和印刷基材選擇面窄的缺陷。

本發明的技術方案如下：

一種基于噴墨打印的導電線路印刷工藝，所述工藝包括如下具體步驟：

(1)基材預處理：利用空氣等離子體、硅烷偶聯劑溶液先后對基材表面進行處理；

(2)墨水制備：將催化劑鹽溶解在溶劑中，制成催化墨水；

(3)打印：將步驟(2)制得的催化墨水，用噴墨打印機打印在經過步驟(1)處理后的基材上；

(4)導電圖形成型：對打印有催化墨水的基材，進行化學鍍銅，制得清晰的導電圖形。

步驟(1)中所述基材為聚乙烯、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚酰亞胺中的一種或多種。

步驟(1)中所述空氣等離子體處理基材的條件為：空氣氛圍，電壓50～200V，處理時間為0.1～30min。

步驟(1)中所述硅烷偶聯劑溶液處理基材的方法為：將基材放入質量濃度為0.1～10％的硅烷偶聯劑的乙醇溶液中浸漬處理，浸漬時間為1～72h。

步驟(2)中所述催化劑鹽為鈀、銀、銅、鎳金屬鹽中的一種或多種；所述溶劑為水和乙醇的混合溶劑，水與乙醇的體積比為1:10～10:1。

步驟(2)中所述催化墨水的濃度為5～500mmol/L。

步驟(4)中所述化學鍍銅的條件為：5～35℃下，鍍銅5～120min。