[发明专利]一种实现纳米银颗粒墨水室温烧结的预涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种实现纳米银颗粒墨水室温烧结的预涂层及其制备方法，该制备方法包括纳米氧化物颗粒的活化，清洗，离心，再分散；将聚乙烯醇颗粒溶解于去离子水中，获得具有一定粘度的混合物A；将纳米二氧化硅颗粒水溶胶加入混合物A中并搅拌得到混合物B；最后混合物B定速拉涂或定量旋涂到基板上，再进行烘干获得被预涂层覆盖的基板，此时采用纳米银墨水在预涂层基板上进行印刷，当墨水完全干燥时在室温完成烧结，形成导电图案。本发明不仅实现纳米银颗粒墨水室温烧结，还提高了室温条件下烧结后图案的导电性和稳定性；扩大了纳米银墨水喷墨印刷室温烧结的可应用基板范围；可大幅度提高最终喷印图案成型的精度。

技术领域

本发明属于电子封装领域，更具体地，涉及可用于印刷电子线路制造和柔性器件制造领域，尤其是一种实现纳米银颗粒墨水室温烧结的预涂层及其制备方法。

背景技术

随着微电子产业技术的更新，电子产品中的功能器件不断向小型化、柔性电子的方向发展。由此开辟了印刷电子线路制造和相关柔性电子器件制造的崭新领域。尤其在柔性显示器、印刷RFID、有机发光二极管OLED、薄膜太阳能电池、柔性传感器及可穿戴设备的设计和制造方面有着急切的需求。因此开发新材料新工艺实现印刷电子线路和柔性电子器件是一个重要的环节。

以新型纳米金属颗粒导电墨水的开发为代表，应用该墨水可以通过喷墨印刷形成性能良好的柔性导电线路，可代替传统电路基板中的导电部分；代替的优势在于简化传统电路基板覆铜、印刷、电镀的制作流程，同时应用纳米金属颗粒墨水制作导电线路过程更为直接和灵活。

纳米金属颗粒墨水在喷印成型后，通过热风、激光、微波或化学处理方法后即可完成烧结并实现导电性，其优点在于能够在相对低于金属熔点的温度下熔化并烧结成导电线路并可在高温工作环境中服役，同时常用的纳米金，纳米银和纳米铜颗粒均具有较好的导电性。

以烧结纳米银颗粒墨水为代表的纳米金属颗粒墨水材料，具有喷印成型，低温烧结，高温服役，高可靠性等优势。然而，纳米银墨水的烧结过程仍然需要一定的加热处理或化学方法处理，这样的处理方法要求基板耐受温度至少在200℃以上或会在基板表面残留化学处理试剂，以盐、碱类化学试剂为主。

基于上述分析，以烧结纳米银颗粒墨水为代表的纳米金属颗粒墨水材料面临的挑战为：

（1）一方面，与传统PCB基板相比，印刷电子线路和柔性电子器件主要面向更低温度的基板应用，例如纸，纤维，PET膜和PDMS膜，这些基板更符合柔性电子人机界面的应用场景，但其耐受温度远低于200℃；

（2）另一方面在电子线路或电子器件中残留盐、碱类化学试剂对可靠性有一定的影响。

目前随着纳米银墨水的不断开发，在纳米金属颗粒墨水方面受到纳米颗粒需要包覆层保持稳定这一特点本身的限制，其室温烧结的工艺步骤中已经没有太多的优化空间；所以基于纳米银墨水烧结特点和原理，急需一种新纳米银墨水材料及其制备方法从而稳定地各类基板上实现室温烧结过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现纳米银颗粒墨水室温烧结的预涂层及其制备方法，旨在解决现有纳米银墨水烧结时热处理温度过高、喷印图案质量受基板属性限制等问题。

首先，本发明一种实现纳米银颗粒墨水室温烧结的预涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，使用化学法制备纳米二氧化硅颗粒、纳米二氧化钛颗粒中的一种，然后对纳米二氧化硅颗粒或者纳米二氧化钛颗粒进行活化、清洗、离心、再分散从而获得二氧化硅颗粒水溶胶或者二氧化钛颗粒水溶胶；

S2，将聚乙烯醇颗粒以一定固含量的比例机械搅拌分散在去离子水中，获得具有一定粘度的混合物A；

S3，取 S1所得纳米二氧化硅颗粒水溶胶或者纳米二氧化钛颗粒水溶胶，按照一定体积比例加入混合物A中并通过机械搅拌得到混合物B；