[发明专利]一种基于RFID天线的喷墨导电墨水的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种无颗粒型导电墨水的制备以及RFID天线的制作方法。

背景技术

RFID，即无线射频识别技术，是一种基于射频原理实现的非接触式自动识别技术，目前在工业领域应用比较广泛。RFID系统主要有电子标签，读写器，天线和中间件等这几部分组成。其中电子标签天线的制作，目前国内比较流行的制造技术主要有蚀刻法、电镀法和直接印刷法，并以蚀刻法和电镀法为主。然而，这两种方法工艺比较复杂，成品制作时间较长，需消耗金属材料，因此成本较高。另外，在天线制作过程中，会产生大量含有金属和化学物质的废液，不仅对人体健康有害，而且还会对环境造成污染。直接印刷法虽不存在以上问题，但是，以丝网印刷为例，其制版过程，需经过绷网，涂布感光胶，晒版等流程，过程相对复杂且有些因素不宜控制。在印刷时还要注意网距，刮板角度，印刷速度等等，这一系列参数都会影响天线的印刷质量。

喷墨印刷无需接触、无需压力、无需印版，只需将电子计算机中存储的信息输入喷墨打印机，印刷过程可控，被认为是聚合物沉积领域的核心技术。过程方面，简单快捷，灵活性高，可实现电子元器件的集成加工；材料方面，可以使用非粘性液体，如不加连接料的聚合物溶液和悬浮液；基材方面，可选的打印基材相对较多，例如硅片、玻璃、高分子聚合材料(如PET、PI)以及一些非吸收性的改性纸等。

喷墨印刷制作电子器件的关键在于导电墨水的制备。导电墨水主要分为颗粒型和无颗粒型两种。颗粒型导电墨水，主要是由纳米金属颗粒、还原剂、保护剂、溶剂以及其它助剂混合所得。目前，在该领域的研究成果比较多，技术相对比较成熟。银具有较强的化学惰性，不易被氧化，且导电性较好，因此纳米金属颗粒以银为主。然而，纳米级的金属颗粒，表面能较高，极易发生团聚，形成大颗粒银簇，喷墨打印时容易堵塞喷头，增加产品制作成本；有些墨水，其中的纳米金属颗粒分布不够均匀，在喷墨打印制作导电图形时，墨水在承印基材上沉积所形成的线路，烧结以后，会不可避免的出现一定的空隙，降低了导电图形的导电性；为解决纳米金属颗粒团聚和分布不均的问题，可在其中加入稳定剂、保护剂、偶联剂、分散剂、表面活性剂等助剂，但是助剂的加入，在一定程度上增加了墨水的烧结温度和烧结时间，从而增加了能耗，限制了基材的选用范围，而且还会对应用安全性带来问题。无颗粒型导电墨水，主要是由导电金属的前躯体化合物与络合剂、还原剂、表面活性剂、黏度调节剂、表面张力调节剂、PH调节剂等混合制得。该领域的研究成果不多，很多方面均需要完善。其本身不含任何固体颗粒，不会出现颗粒的团聚，不会造成喷头堵塞；同样不存在颗粒的分散问题，烧结后，会在承印基材表面形成均匀致密的导电银膜。无颗粒型导电墨水可实现墨水与喷墨打印头的更好匹配。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种无颗粒型导电墨水及其制备方法，并将其应用在RFID天线的制作上。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无颗粒型导电墨水，按重量百分比计，包括如下组分：

其中，添加剂是还原剂、表面活性剂、黏度调节剂、PH调节剂中的至少一种，包括以下组分：

一种无颗粒型导电墨水的制备方法，包括以下步骤：

1.通过简单的离子交换反应制备得到银源前驱体沉淀，经滤膜过滤，20-50℃的烘箱内干燥5-15h，研磨得银源前驱体粉末；

2.将络合剂、添加剂与其它助剂借助磁力搅拌器充分混合得均质溶液；

3.将银源前驱体粉末分少量多次加入到上述溶液中，充分溶解反应后，得澄清透明溶液，该溶液即为无颗粒型导电墨水。

其中滤膜为美国PALL公司滤膜,孔径为0.2微米。

本发明可以达到的技术效果包括：

1.本发明所提供的墨水制备方法，实验过程简单，对实验装置设备要求低，且制备周期短。

2.本发明所得墨水黏度在2-15cp之间，表面张力在20-40dyn/cm之间，可根据实验环境的变化自由调节，墨水的黏度和表面张力值适合喷墨打印，黏度优选5-10cp，表面张力优选25-35dyn/cm。

3.本发明所得墨水烧结温度低，最低可为100℃，优选130-150℃，烧结时间较短，最短可为10min，优选15-25min，烧结时无需提供特殊气体环境。

4.本发明所得墨水在基材上形成的涂层，烧结后表现出优良的导电性，方阻值可达0.1Ω/□以下，并可根据要求，获得不同导电性的墨水。