[发明专利]一种强结合力、高精度打印柔性铜电路板的制造方法

说明书

本发明公开了一种柔性铜电路板的制造方法，旨在提供一种制造方法简单、环境污染小、物料成本低、单位能耗少的强结合力、高精度柔性铜电路板的制作方法。本发明的方法为首先应用涂膜技术在柔性薄膜上涂布涂层溶液制备涂层薄膜组合物；然后在所述涂层薄膜组合物表面打印铜基墨水；最后烧结制作成柔性铜电路板。本发明应用于打印电子的技术领域。

技术领域

本发明涉及打印电子领域中的一种柔性铜电路板的制造方法,特别涉及一种强结合力、高精度打印柔性铜电路板的制造方法。

背景技术

柔性电子技术在可穿戴电子器件、便携器件、医用植入物等柔性电子领域的应用越来越广泛，柔性电路作为柔性电子产品的能量和信号传输通道，发挥着极其重要的作用。目前制造柔性电路板的光蚀刻工艺需要经过废液处理并对环境造成了沉重的负担。打印技术灵活的数字处理模式和快速可扩展的方式为各式产品的快速设计和制造提供了一种强大的工具。打印技术在柔性电子器件制造中的应用无疑为柔性电路的制造开辟了新的大门。打印电子技术是一项潜力无限的新柔性电路板制造技术，具有环境污染小，物料成本低，单位能耗少等特点。目前，运用打印电子技术制造柔性铜电路板的铜层电路与薄膜间结合力弱和精度问题仍需要解决，喷墨打印在柔性基材上的铜基墨水在烧结过程中，电路精度降低会导致电路短路失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种制造方法简单、环境污染小、物料成本低、单位能耗少的强结合力、高精度柔性铜电路板的制作方法。

本发明所采用的技术方案是：在本发明中，基于热引发的环氧树脂与吡啶环之间的交联反应，我们使用环氧树脂、聚（4-乙烯基吡啶）（Poly(4-vinyl pyridine), P4VP）作为涂层溶液的主要成分，其中环氧树脂作为固化剂和粘合剂，P4VP作为金属配体，随后将该涂层溶液使用涂膜器涂布于柔性基材的表面再进行低温固化。本发明涂层薄膜组合物包括以下一种或多种成分：聚（4-乙烯基吡啶）、环氧树脂、环氧树脂稀释剂、2-丙醇及乙醇。根据本发明，一种对薄膜基材，例如聚酯纤维薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚氯乙烯薄膜、半压纹薄膜及聚氯乙烯薄膜类似物，进行涂布的方法包括以下步骤：将1）聚（4-乙烯基吡啶）、2）环氧树脂、3）聚乙烯吡咯烷酮溶于环氧树脂稀释剂和乙醇的混合溶液形成均匀的涂层溶液；将足量所述涂层溶液通过浸涂、旋涂、刮刀涂布、喷墨印刷、丝网印刷及类似方法涂布于基材表面以在基材上形成均匀薄膜涂层；将基材上的薄膜涂层置于炉中烘烤。针对上述不同的涂膜技术，为了使含有聚（4-乙烯基吡啶）、环氧树脂、环氧树脂稀释剂及2-丙醇的涂层溶液达到所需的性能，如表面张力、黏度等，一个可选但更理想的方案是在所述涂层溶液中掺入下述一种或几种成分：甘油、乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、表面活性剂等。

本发明中铜基墨水由以下原料按重量百分比组成：甲酸铜35.1%～50%、溶剂50%～64.9%。优选的，甲酸铜36%～45%、溶剂55%～64%。所述的溶剂包括以下一种或多种成分：二正丙胺，二正丁胺，二正戊胺，二正己胺，正己胺，正庚胺，正辛胺，正壬胺。优选的，溶剂包括二正丁胺和正辛胺，按重量百分比组成：二正丁胺10%～40%，正辛胺60%～90%。

一种含有甲酸铜的铜基导电墨水的制备方法，包括如下步骤：将甲酸铜加入到溶剂中，在室温下搅拌0.5～1小时至完全溶解，所制备的铜基油墨在真空室中以2 psi脱气1小时以除去溶解的气体和气泡得目标产物。

上述的一种含有甲酸铜的铜基导电墨水在打印电子领域的应用。具体的使用0.2μm尼龙过滤注射器去除铜基导电墨水中不需要的颗粒，铜基墨水被装入一个装在10 pL压电式点滴（DOD）喷墨打印头的墨盒上。打印参数设定为：滴距，30μm；弯月面真空度，3.5英寸H2O柱；打印头温度，25℃；打印头角度，4.2°；喷射电压，25.1 V。室温下在涂层薄膜组合物表面进行打印。打印有铜墨水在氮气气氛下加热至100~150℃，加热时间20~100分钟。

本发明的有益效果如下：