[发明专利]用于电子线路的基质

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过喷射印刷方法用导电墨水印刷电子线路的载体材料。

背景技术

在电子设备和电子线路的生产中，主要的步骤是建立构件相互之间的导电连接。该连接必须伴随一个预设的结构，以实现组件或设备的预计的功能。提供的不同的方案用以制成这样的结构，该结构由导电材料、通常由金属或碳元素(石墨)材料构成。对于成本适宜的批量生产特别适合采用印刷方法，用该印刷方法、通过在平面式电绝缘的优选具有挠性的载体材料上涂覆印刷油墨、而在一个处理步骤中生成上述线路。

对于电子线路的制造可以采用喷射印刷技术。这实现了，在绝缘的载体材料上涂覆导电结构，或者使已经涂覆的构件形成导电连接；其中，相对于其它印刷技术、诸如丝网印刷，喷射印刷技术不用事先准备印刷模具，并由此可以简单且成本低地进行小批量生产，或甚至可以制造单个构件。这样的应用例如在John B.Blum著的文献“Printed Circuit Design and Manufacture”，1st October 2007，之中进行说明。

在此，作为印刷墨水通常使用含有金属或碳元素的配制品，导电材料以颗粒的形式存在其中。对于喷射印刷，颗粒必须非常精细，通常小于1μm，从而防止印刷喷嘴堵塞，并且防止导电颗粒在低粘度墨水中沉淀。为了使颗粒稳定化以免发生凝聚和沉淀，必须向该墨水中加入添加剂，诸如表面活性剂或保护胶体。通常优选含有细致分散的银金属的墨水。这种类型的墨水例如可以从公司ANP(Advanced Nano Products，韩国，型号为DGP和DGH)、公司Harima Chemicals，Inc.，Japan(型号为NPS)以及公司Cabot Corporation，USA(型号为CCI-300)获得。墨水中，银颗粒的颗粒尺寸在5nm至几百个nm的范围内。

作为待印刷的载体材料，除了硬质载体材料、诸如玻璃或陶瓷以外，还可以采用由聚合物构成的弹性薄膜、特别由聚酯构成的薄膜。在喷射印刷到这样的载体材料上之后，使含在墨水中的溶剂干燥，以及使保留在印刷层中的除了银颗粒以外的没有挥发的添加剂干燥。因为添加剂是电绝缘的，所以这样印刷的结构的导电性很弱。由于该原因，如在墨水制造商的数据表以及在John B.Blum著的文献“Printed Circuit Design and Manufacture”，1st October 2007，之中所述，需要在温度至少为100℃至高出400℃的条件下进行热学的再处理，从而实现印刷结构的金属导电性。特别在较低的温度条件下，用于必要的热学再处理所需要的时间很长，通常超过1小时。如果为了缩短时间而采用高温，那么相对地就无法应用低成本的且易操作的、由热塑性聚合物构成的、作为载体材料的挠性薄膜，这是因为，这种薄膜不能充分承受较高的所需温度，并且会产生变形。

Werner Zapka et al.在文献“Low Temperature Chemical Post-treatment of Inkjet-Printed Nano-Particle Silver Inks”(NIP 24and Digital Fabrication 2008Final Program and Proceedings，page 907)中公开了一种处理方法，其中，使印刷结构在干燥处理之后用盐溶液进行处理。但是，该盐溶液必须在用过之后用水冲掉，这代表了具有接下来的重新干燥步骤的多步方法。

文献US 3 652 332A公开了多孔性载体材料的应用，特别公开了采用经涂胶的印胶印刷纸来印刷导电结构。作为印刷方法，在此采用凸版印刷方法。所公开的用于产生导电结构的印刷油墨为碳黑印刷油墨或银盐印刷油墨，颗粒尺寸明显大于1μm，而这样大的颗粒尺寸并不适用于喷射印刷方法。该专利的技术方案中，印刷介质必须具有一定的吸收度，以能够产生均匀的印刷表面，该印刷表面具有可再现的导电性。该专利中公开的载体材料，优选通常为涂有粘土颜料的绘画纸，由于该载体材料的粗糙且不均匀的孔隙结构及其较小的孔隙度而不能满足喷射印刷的特定需求，喷射印刷采用的是低粘度的含有导电颗粒的墨水。因此，该载体材料的较高的表面粗糙度妨碍了精细的高分辨率的结构的印刷。