印制電子用導電墨水的制備及應用.pdf

1、印制電子(Printed Electronics)是近年來被公認為微電子和印制電路領域的一種新型的制造技術(shù)，發(fā)展前景廣闊。因此，開展與印制電子相關的材料、工藝、器件、設備等研究，在學術(shù)上和工程上均有重要意義。
　　 本論文主要針對印制電子用導電墨水的制備及其應用開展一系列的研究，主要研究內(nèi)容和結(jié)果包括以下幾個方面：
　　 1.制備了印制電子用納米銀/有機銀導電墨水，包括(1)以硝酸銀為銀載體，水合肼為還原劑，月桂酸為分散

2、劑，氨水為pH調(diào)節(jié)劑和反應速率控制劑，綠色一步法制備納米銀導電墨水；(2)采用“晶種”調(diào)和的方法，在一定濃度的晶種和還原劑溶液中，添加不同濃度的硝酸銀溶液，獲得不同尺寸的片狀納米銀顆粒，進而制備了片狀納米銀導電墨水；(3)以硝酸銀為銀載體，乙二醇為還原劑，去離子水、乙醇、異丙醇等為墨水性能調(diào)節(jié)劑，制備了有機銀導電墨水。用粒徑分析、紫外分析、XRD、TEM、DSC、四探針等對三種導電墨水進行了表征，結(jié)果表明，所制備的導電墨水燒結(jié)后具有良好

3、的穩(wěn)定性和電導性，電導率可達塊狀銀的3-10倍。
　　 2.研究了印制電路板(PCB)導電線路的印刷工藝，包括(1)通過Unijet噴墨印刷系統(tǒng)UJ-1600，將綠色一步法制備納米銀銀導電墨水沉積在聚酰亞胺基體上，燒結(jié)后形成導電的線圖形和點圖形；(2)通過Epson噴墨打印機R200，將綠色一步法制備的納米銀導電電墨水沉積在中等粗糙度的Epson照相紙上，燒結(jié)后形成收音機用的PCB；(3)設計和制備了一種用于直接寫工藝來制備印刷

4、電子產(chǎn)品的導電筆和筆陣列(Conductive pen/pen array lithography，CPL/CPAL)，并詳細研究了書寫力量、書寫速度、書寫層數(shù)和書寫線寬對電阻率的影響，沉積時間與點尺寸的關系等方面。四探針和表面輪廓儀等結(jié)果表明，通過噴墨印制和導電筆直寫印制工藝(CPL/CPAL)，具備一定精度的高效導電圖形是可以獲得的。
　　 3.開展了導電墨水的燒結(jié)工藝和導電圖形的疲勞特性的研究，包括(1)通過高溫燒結(jié)的方式

5、，詳細研究了三種不同的導電墨水(綠色一步法制備納米銀導電墨水，片狀納米銀導電墨水、有機銀導電墨水)在燒結(jié)過程中電導率變化與燒結(jié)溫度或時間的相互關系，及燒結(jié)過程中墨水配方對導電圖形形貌的影響；通過低溫燒結(jié)的方式，即溶劑洗滌的工藝，詳細研究了納米銀導電墨水的洗滌前后、洗滌時間、洗滌溶劑等因素對電導率的影響；并對導電機理進行了分析；(2)詳細研究了不同印制工藝制備的導電圖形的機械疲勞特性，溫度疲勞特性和時間疲勞特性。結(jié)果表明，通過不同的燒結(jié)方

6、式，均可實現(xiàn)導電墨水的較高電導率要求，且所制備的柔性導電圖形具有良好的耐疲勞特性。
　　 4.制作了印制電子的原型樣品，包括(1)通過Epson噴墨打印機R200成功制備了不同基體(照相紙、硬紙板、PⅠ膜)的FM調(diào)頻收音機用電路板(PCB)，并對其進行元器件貼裝及系統(tǒng)封裝，制備了一個以PI膜為柔性基板的、可以實際使用FM調(diào)頻收音機原型樣品；(2)采用本研究開發(fā)的導電筆和陣列，制備了可應用于紙基柔性電路板上的導電圖形。結(jié)果表明，印