[发明专利]银纳米颗粒组合物和在基质上形成导电性零件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合物，其包括一种经稳定的银纳米颗粒、一种胶凝剂和一种任选的蜡；还涉及一种使用所述组合物在基质上形成导电性零件的方法。

背景技术

人们对使用金属纳米颗粒液相沉积技术加工电子电路元件深感兴趣，因为此类技术为用于电子应用——如薄膜晶体管(TFT)、发光二极管(LED)、RFID标签、光伏(photovoltaic)——的常规主流非晶硅技术提供了潜在的低成本替代品。然而，满足实际应用的电导率、加工和成本要求的功能电极，像素垫圈(pixel pad)，和导电路径(traces)、线路(lines)和通道(tracks)的沉积和/或图像形成(patterning)已成为一个极大挑战。

此外，相变油墨(有时称为“热熔油墨”)还已被用于各种液相沉积技术。相变油墨常包含使油墨在环境温度下呈固相、而在一种喷墨印刷设备的较高的工作温度下呈液相的“相变剂”。在沉积工作温度下，使液体油墨微滴从印刷设备中喷射出，并且当所述油墨微滴直接或者经由中间的热转印带或转鼓与记录用基质的表面接触时，它们快速固化以形成凝固油墨滴的预定图案。相变油墨还已经用在其它印刷技术中，例如凹版印刷，如美国专利No.5,496,879以及德国专利公布文本DE 4205636AL和DE 4205713AL中所公开的，每篇所述专利的公开内容全部通过引证的方式纳入本文。

相变油墨符合喷墨印刷机的需要，因为它们在运输、长期贮藏等过程中可在室温下保持处于固相状态。此外，与由于液体喷墨油墨的油墨蒸发所导致的喷嘴堵塞相关的问题得以大大减少，从而提高了喷墨印刷的可靠性。另外，在其中所述油墨微滴被直接施加到最终的记录用基质(例如纸、透明材料等)上的相变喷墨印刷机中，所述微滴在与所述基质接触时立即凝固，从而防止油墨沿所述印刷介质迁移并且提高点质量。

美国专利申请公布文本No.2007/0283846公开了一种包含一种纳米颗粒在极性可固化单体中的胶态分散体、一种相变诱导组分和一种引发剂的非导电性有机相变载体，该申请的全部内容通过引证的方式纳入本文。在一个实施方案中，纳米颗粒为硅纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒中的至少一种。在暴露于UV光和/或热时获得一种固体，并且加热时没有组分可被蒸发。

美国专利申请公布文本No.2007/0119340公开了一种包含至少一种二氧化硅纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒的胶态分散体的油墨载体，所述油墨载体还包括一种低熔点蜡和一种胶凝剂，其中凝胶形成在高于所述蜡的结晶温度的温度下发生，该申请的全部内容通过引证的方式纳入本文。所述油墨不含任何液体载体或溶剂。

发明内容

因此需要一种提高贮存稳定性和对各种基质的油墨粘附力的低极性导电组合物，所述组合物还使退火期间的膜裂纹最小化，对膜电导率具有最小影响，并且可满足喷墨印刷、苯胺印刷和丝网印刷应用的要求。

上述和其他问题由本申请解决，其中在实施方案中，本申请涉及一种组合物，所述组合物包含：经稳定的银纳米颗粒、胶凝剂和一种任选的蜡，其中所述胶凝剂和经稳定的银纳米颗粒存在于选自一种异链烷烃、一种矿物油和一种烷烃和它们的混合物的溶剂中。

在另外的实施方案中，本文描述的是一种在基质上形成导电性零件(conductive feature)的方法，所述方法包含：提供一种包含经稳定的银纳米颗粒、一种胶凝剂、一种任选的蜡和一种溶剂的溶液，将所述溶液沉积在基质上，并将所述基质上的溶液加热至约120℃至约250℃的温度以在基质上形成导电性零件，其中所述溶剂选自一种异链烷烃、一种矿物油和一种烷烃和它们的混合物。

具体实施方式

本文描述的是一种具有足够的负载量和粘度以用于喷墨印刷、苯胺印刷和丝网印刷应用的组合物。所述组合物包括经稳定的银纳米颗粒、一种胶凝剂和一种任选的蜡。此外，所述胶凝剂和经稳定的银纳米颗粒分别可溶于且可分散于选自一种异链烷烃、一种矿物油和一种烷烃以及它们的混合物的溶剂中。

在“金属纳米颗粒”中使用的术语“纳米”是指例如低于约1,000nm的颗粒大小，如约0.5nm至约1,000nm，例如约1nm至约500nm、约1nm至约100nm、约1nm至约25nm或约5nm至约25nm。所述颗粒大小是指金属颗粒的平均直径，如用TEM(透射式电子显微镜)或其他合适的方法测得的。