[发明专利]可低温固化的银无颗粒导电油墨、制备方法及固化形成的导电膜

说明书

本发明公开了一种可低温固化的银无颗粒导电油墨、制备方法及固化形成的导电膜，属于油墨技术领域，该导电油墨包括银前驱体、胺类络合剂、溶剂以及弱酸还原剂；其制备方法为：将胺类络合剂、溶剂以及弱酸还原剂混合后，再加入银前驱体，然后再搅拌至完全溶解，再经过滤得到导电油墨，该方法简单易得。将该墨水通过简单涂覆方式在基板上成膜，固化温度低，时间短，导电性好。本发明所述油墨高度稳定并可长期存储，可用于微电子技术领域。

技术领域

本发明涉及油墨技术领域，特别是涉及一种可低温固化的银无颗粒导电油墨、制备方法及固化形成的导电膜。

背景技术

微电子技术领域正蓬勃发展，其包括有机发光二极管(OLED)、射频识别标签(RFID)、柔性印刷电路板(FPCB)等。而对于微电子技术领域来说，最重要的组成部分无疑是功能性导电墨水。实际应用中要求功能性导电墨水应满足成本低、无污染、可大面积生产以及效率高等优点。

功能性导电墨水按导电组分的不同，主要分为三类：金属导电墨水、碳系导电墨水及聚合物导电墨水。金属导电墨水相对于碳系导电墨水来说易于克服范德华力引起的团聚问题，相对于聚合物导电墨水来说稳定性更高，导电性更好。因此广泛使用金属导电墨水，特别是银导电墨水，由于银在所有金属中导电性最好，价格最便宜，其化学惰性较强，不易被氧化，在导电墨水的研究中备受青睐。

另外，金属导电墨水按导电相的存在方式又可具体分为两种类型：金属纳米颗粒型导电墨水和无颗粒型金属导电墨水。金属纳米颗粒型导电墨水会存在颗粒团聚、堵塞喷嘴以及烧结温度高等缺点，特别是将颗粒稳定维持在纳米级别，势必需要添加分散剂，从而会提高成膜的固化温度并降低膜的导电性。金属无颗粒型导电墨水由前驱体、络合剂、溶剂以及一些助剂组成，其实质是金属银前驱体溶液或者是银前驱体与络合剂生成的络合物，既不含有任何固体颗粒，也不存在团聚问题，因此无需加入分散剂，墨水经过后续热处理后其中的有机溶剂完全挥发，而银络合物则分解成具有导电性的金属银。无颗粒型导电墨水可低温分解并具有较高的导电性能。

到目前为止，对于无颗粒型墨水的固化温度仍较高，基本在200℃以上，这就限制了其在某些方面如纸张、PET等柔性基材上的应用。因此，如何采用银无颗粒墨水低温固化形成具有高导电性的导电膜是亟需解决的问题。

发明内容

为了利用银无颗粒墨水低温固化形成具有高导电性的导电膜，本发明提供一种可低温固化的银无颗粒导电油墨、制备方法及固化形成的导电膜，该导电油墨的制备方法简单易得，特别是通过添加适量还原剂进一步降低墨水固化温度，拓宽了银无颗粒导电油墨在低温应用的领域。由于加入还原剂后，未受保护的银离子加速被还原成银颗粒，在烧结过程中所需的驱动力相应减少，从而可以达到降低墨水固化温度的效果，并且适量的还原剂有助于保持油墨的稳定性并显著提高烧结层的电导率。添加量过高时，大量银颗粒被迅速还原形成，墨水变得极其不稳定，难以储存。而添加量过低时导致还原过程不完全，溶液中可能同时存在乙酸银和银，导致电阻值略微升高。该导电油墨通过简单涂覆方式在基板上成膜，固化温度低，时间短，低温固化形成的导电膜的导电性好。特别的是本发明配制的银导电膜水为无颗粒的，对于例如喷墨印刷等方式进行工业生产不会堵塞喷头。并且本发明所采用的固化时间短，固化环境在要求低，无需进行真空，在室温下即可形成银导电薄膜，而经两小时的固化可以获得较高的导电性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种可低温固化的银无颗粒导电油墨，原料包括银前驱体、胺类络合剂、溶剂以及弱酸还原剂。

进一步地，所述原料质量百分比为：银前驱体：16-32％、胺类络合剂：38-56％、溶剂：0-40％、弱酸还原剂0.4-11％，其中溶剂不为0。

进一步地，所述银前驱体为羧酸银，优选一元乙酸银。

进一步地，所述胺类络合剂包括乙胺、乙二胺、丙胺、1，2-丙二胺、氨水、异丙醇胺或乙醇胺中的至少一种。所述胺类络合剂含有可以与银发生络合反应的配体。