[发明专利]用于生产高度导电性铜图案的制剂和工艺

说明书

本公开内容涉及用于在基底上获得导电性铜图案的制剂和工艺。

技术领域

本公开内容涉及用于在基底上获得导电性铜图案的制剂和工艺。

背景技术

以下列出了被认为作为与目前公开的主题相关的背景的参考文献：

[1]Lee等人，J.Mater.Chem.2012,22,12517-12522

[2]Farraj等人，Chem.Commun.2015,51,1587-1590

[3]Park等人，Thin Solid Films 2007,515,7706-7711

[4]Jeong等人，J.Matter.Chem.C 2013,1,2704-2710

[5]Magdassi等人，ACS Nano 2010,4,1943-1948

[6]Grouchko等人，ACS Nano 2011,5,3354-3359

[7]Fitzsimons等人，J.Chem.Soc.Faraday Trans.1995,91(4),713-718

[8]Soroka等人，Cryst.Eng.Commun.2013,15,8450

[9]PCT专利公布WO 2012/077548

[10]PCT专利公布WO 2009/098985

[11]美国专利公布US 8,801,971

[12]Venkata Abhinav等人，RCS Advances 2015,5,63985-64030

[13]Copper and Copper Alloys,Joseph R.Davis,ASM International 2001，第181页，297

本文中对上述参考文献的承认并不被推断为意指这些以任何方式与目前公开的主题的专利性相关。

背景

导电性图案可以通过以多种印刷方法将导电油墨印刷到表面上来获得。在使用的常用的导电油墨中是基于银颗粒的油墨制剂；尽管提供足够高的电导率(conductivity)，但这样的油墨仍然相对昂贵，并且因此对于用作大规模生产的一部分是有问题的。由于铜的高电导率和相对低的成本，铜作为用于获得高度导电性印刷图案(conductive printedpattern)的潜在材料已经被广泛地研究。用于获得导电性图案的方法之一涉及将金属例如铜纳米颗粒或铜前体印刷到基底上，随后是纳米颗粒或前体的烧结或热分解，以便获得连续的金属图案[1-4]。如本领域中已知的，烧结是其中有区别的物质颗粒被加热，以造成将颗粒固态扩散驱动结合成固体或大体上连续的团块(mass)的工艺(即，在该工艺期间，不将颗粒熔融和/或液化)。

此烧结/分解步骤典型地通过将印刷的前体加热至高温(150℃)来进行，典型地持续10分钟-60分钟；然而，由于其高的氧化速率，印刷和印刷后烧结(post-printingsintering)还需要在非氧化气氛(惰性气氛或还原气氛)下进行。这样的要求经常使印刷工艺复杂化，需要专用的印刷设备，并且因此增加生产成本。

已经建议使用化学烧结剂用于烧结基于银纳米颗粒的前体[5-6]。然而，由于其自发氧化和在铜纳米颗粒的表面上存在天然氧化铜层，迄今为止对于通过化学烧结方法来获得烧结的铜图案，不存在解决方案。由于氧化铜的存在起在烧结工艺期间阻碍金属-金属相互作用的有效屏障的作用，铜纳米颗粒的烧结典型地涉及加热至相对高的温度持续延长的时间段，任选地在还原剂的存在下，以便减少氧化物并且允许颗粒之间的金属-金属相互作用。