[发明专利]一种免烧结超细银纳米油墨的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于印制电子领域，尤其是涉及印制电子中导电油墨的制备方法及应用。

背景技术

随着现代科技的发展印制电子作为印制电路的一个新兴技术凭借其方便、低廉、环保的优越性已经在一些实际应用中开始取代传统的印制工艺。作为印制电子领域最基本的两个元素，即导电油墨和打印设备，引来了广泛的关注，能够成功开发出商用价值的导电油墨就能够带来巨大的经济利益，目前国内外已有大量的人力、物力、财力投入其中。

作为导电油墨的最重要的组成元素——金属粒子，必须具备以下的性质才能被用于制备油墨。

1）导电性高：高电导率的金属依次有银、铜、金、铝等，同时兼顾成本，一般银和铜较为常用。

2）金属颗粒小：颗粒小有利于分散得到稳定性更高的油墨，更重要的是喷印图形的时候不会引起喷墨打印机等设备的堵塞。

3）不易被氧化：金属的导电率会随着金属被氧化会大幅度降低，众所周知银在空气中不容易被氧化，即使被氧化还是有较高的导电性；而铜在空气中易被氧化，且铜的氧化物不导电。因此银与铜相比更具优势。

4）烧结温度低：通过高温烧结可以使金属颗粒所在体系的有机成分氧化掉，而且可以使金属颗粒融合到一体，大大增强了整体的导电性。但是高温环境易引起金属的氧化，需要做特殊的处理，相对而言低的烧结温度不仅安全而且操作方便。

目前市面上以韩国开发出的导电油墨最为广泛和成熟，韩国ANP公司的纳米型产品DGP与DGH的银固含量在70wt%～80wt%之间，分别能够在120℃～150℃与230℃～300℃的时候完成烧结，烧结后电阻率为2～10μΩ·cm。韩国Inktec公司的网印系列、凹印系列和涂布系列产品分别能够在120℃～560℃、120℃～170℃与120℃～150℃的环境下烧结，烧结过后电阻率达到3～6μΩ·cm。韩国ABC纳米技术公司的NINK-Ag喷墨导电墨水银固含量为20wt%，需要在150℃～350℃的环境下完成烧结，烧结后电阻率降至10μΩ·cm以下。可以看出市面上存在的银导电油墨烧结温度的范围一般在120℃～300℃，烧结后的电阻率一般可以降至10μΩ·cm以下，如此高的烧结温度很容易引起金属颗粒的氧化，甚至对部分基底材料会造成一定程度的破坏，尤其不利于用在一些廉价的基材上（如塑料和纸张）。与其他金属相比，银的优势在于导电性和稳定性很高，但其价格昂贵，用于大规模生产的银油墨成本不低，为了减少成本扩大应用范围，选用廉价的基底材料也成为了必然趋势和最有效的手段。