[发明专利]印制电子用银有机导电油墨

说明书

技术领域

本发明属于印制电子领域，具体为一种印制电子用银有机导电油墨。

背景技术

 传统印刷电路板中线路制造工艺是运用减成蚀刻法在覆铜板上刻蚀出线路图形，其存在材料消耗高、生产工序多、废液排放大、环保压力重等诸多缺点。新兴的印制电子加成工艺是采用印制工艺，把功能性的油墨或桨料，快速地印制在有机或无机基材上，形成各种电子元器件和电子线路，具有生产工序少，生产成本低，环境友好，设计灵活，功能多样化等优点，具有广阔的应用前景。

 印制电子技术的核心就是功能性油墨或浆料的制备。为了制备具有导电功能的线路，以纳米银油墨为主的银导电油墨相继被开发出来。纳米银油墨是将化学还原法制备的纳米银颗粒分散在特定溶剂中，运用纳米粒子熔点降低的效应，将印刷后的纳米银油墨热处理获得致密的银导线，获得媲美于块状银的电导率，其电导率大大超过导电银浆。纳米银油墨一般使用喷墨的方式印刷，但是纳米银油墨中的纳米颗粒可能会堵塞喷头，并且纳米银溶液中添加的分散剂会影响导线的电性能，此外，制备纳米银需要使用高速离心机或者真空烘箱等高能耗的设备，使得纳米银油墨难以大规模生产。为解决这些问题，银有机油墨应运而生。将在特定温度下分解产生单质银的银化合物溶解在特定溶剂中，产生有机银化合物溶液。这种溶液中不包含纳米颗粒，可解决堵塞喷头的问题，溶液中无需添加保持纳米粒子稳定的分散剂，不会影响导线的电性能。银有机油墨制备简单，无需高速离心机等设备。

 本发明使用了在加热过程中会自发分解产生单质银的饱和羧酸银化合物作为银前驱体，配以胺基化合物络合银离子以获得高溶解性的羧酸银-胺基络合物，溶解在特定的溶剂中得到银有机导电油墨。通过加入增稠剂调节粘度，以适应不同印刷方式。印刷出线路图形后通过热处理获得导电线路。电导率可以达到块状银的1/2~2/3。

发明内容

本发明的目的在于提供一种印制电子用银有机导电油墨。

本发明的原理是羧酸银化合物在加热过程中会发生自发分解，分解得到同样碳原子数的羧酸、少一个碳原子数的烯类化合物、二氧化碳与单质银。一般来说，对于C2~C22的羧酸银，碳原子数越多分解温度越低，支链结构比直链结构分解温度更低，有羟基、胺基、巯基取代的羧酸银分解温度比没有取代的低。更低的分解温度可以使基板的选择范围更多。例如，分解温度低于115度的甲酸银制备成的导电油墨具有应用在低成本PET薄膜上的潜力。单独的羧酸银化合物难以溶解在常用溶剂中，这是由于其特殊的层状结构导致，两个羧酸银分子会以六元环结构相互连接，难以被溶剂化。运用银离子与胺的络合作用，使用络合作用较强的伯胺、仲胺与羧酸银络合，可以使相互连接的羧酸银以单分子的状态存在，从而易于溶剂化。

 本发明提供的一种印制电子用银有机导电油墨，所述导电油墨的状态是以银有机化合物溶解在特定溶剂中形成的可喷墨、凹印或丝印成导电图案的溶液，所述的银有机油墨包含10~60wt%的饱和羧酸银化合物， 5~50wt%用以与羧酸银络合从而增加其溶解性的胺基化合物，其中胺基量为银离子摩尔量的两倍，10~85wt%不与羧酸银或胺起反应的溶剂，0~10wt%的增稠剂，其总重量满足100%。

本发明中，所述饱和羧酸银化合物包含C0~C22的直链、支链羧酸银，或者在任一碳上有羟基、胺基、巯基取代的羧酸银化合物。

本发明中，所述胺基化合物包括被一个或者一个以上的C0~C12直链或支链烷基取代的胺。所述胺类化合物例如氨、乙胺、异丙胺、丁胺、己胺、癸胺、二乙胺、二异丙胺或二正丁胺中任一种。优选C0~C6直链或支链单取代的胺，更优选C3~C4直链单取代的胺。胺基化合物使用量为胺基与银离子的摩尔比为2:1。

本发明中，所述不与羧酸银起反应的溶剂指不与羧酸银或胺发生取代、氧化、还原、络合、中和或酯化的溶剂。具体为水、醇类、酯类、酮类、醚类、烷烃、烯烃或芳香烃类溶剂中的一种或几种的混合。所述溶剂例如水、乙醇、乙二醇、异丙醇、一缩二乙二醇、丁醇、松油醇、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、异佛尔酮、环己酮、乙醚、四氢呋喃、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇二丁醚、二氧六环、庚烷、环己烷、十二烷、苯、甲苯或二甲苯。优选溶剂沸点为100oC ~250oC，更优选为150oC ~200oC。

 本发明中，所述增稠剂包括气相二氧化硅、有机膨润土、硅藻土、羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、据乙烯吡咯烷酮或聚丙烯酸钠中的一种或几种的混合，目的为调整油墨粘度，满足喷墨、丝网、凹版印刷的需要。

本发明中，一种印制电子用银有机导电油墨的制备方法，具体步骤如下：