[发明专利]一种铜基墨水及其制备方法、电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种铜基墨水及其制备方法、电极的制备方法，铜基墨水包括以下原料：其原料按质量分数包括：甲酸铜或甲酸铜四水合物，5％～35％；络合剂，0.5％～20％；铜纳米颗粒，2％～60％；溶剂，余量。本发明的有益效果在于本发明的铜基墨水及其制备方法、电极的制备方法，铜基墨水的主要成分为可分解的铜基金属有机物，利用铜纳米颗粒激光下聚合来制备铜结构，同时利用铜基金属有机物如甲酸铜在激光下分解产生气体和Cu的特性，减少铜的氧化。从而获得高精度、高电导的铜电极结构。

技术领域

本发明涉及激光直写领域，特别涉及一种铜基墨水及其制备方法、电极的制备方法。

背景技术

薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor TFT)作为LCD和LED显示器件的驱动单元，对于显示设备的性能具有重要的影响。而随着显示面板的分辨率的提高和画面尺寸的变大，TFT的金属电极走线也变得越来越长，阻值也就变得越来越大。阻值的提高导致则导致信号延误等问题，从而影响了显示性能，因此开发更低电阻率的电极材料变得势在必行。而金属铜则比传统的金属铝有更高的电导率，可以明显地减小器件阻抗，且铜比铝的成本更低，因此铜逐渐成为TFT电极所需的主要材料。

目前主要采用刻蚀技术制备TFT金属铜电极，其工艺包括PVD成膜、光阻涂布、光刻、湿蚀刻和光阻剥离等多种工艺，工艺较复杂；且该方法在蚀刻过程中造成较多的材料浪费。而激光直写技术作为一种增材制造技术，则可以直接由金属纳米颗粒制备得到图案化的金属电极结构，该方法被广泛应用于聚合物、金、银纳米颗粒的微纳加工领域。然而对于铜纳米颗粒来说，该激光加工极易造成铜氧化，导致其电导率降低。虽然在氮气保护条件下可以避免铜氧化，但这对于实际的大规模生产来说并不实用。因此开发大气环境下的加工方法或材料对于直写铜电极的发展非常必要。而我们通过对铜墨水的优化，制得铜基金属有机物的墨水，使其在激光加工过程中产生CO2等气体来阻碍熔融铜被氧气氧化，从而得到高电导率的铜电极。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种铜基墨水及其制备方法、电极的制备方法用以解决现有技术中激光加热极易造成铜氧化，导致电导率降低，不利于实际的大规模生产的问题。

解决上述问题的技术方案是，本发明提供了一种铜基墨水，其原料按质量分数包括：甲酸铜，5％～35％；络合剂，0.5％～20％；铜纳米颗粒，2％～60％；溶剂，余量。

进一步的，所述溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇和苄基醇中的至少一种。

进一步的，所述络合剂为烷醇胺；所述烷醇胺为2-氨基-2-甲基-1-丙醇或辛胺或二者的混合物。

进一步的，所述铜纳米颗粒物质的量浓度为所述甲酸铜物质的量浓度的2倍。

本发明还提供了一种铜基墨水的制备方法，包括如下步骤：S11)将络合剂溶于溶剂中，搅拌10分钟～30分钟，得到第一溶液，所述络合剂质量分数占铜基墨水的0.5％～20％；S12)向所述第一溶液加入甲酸铜或甲酸铜四水合物粉末，搅拌1小时，得到第二溶液，其中所述甲酸铜质量分数占铜基墨水的5％～35％；S13)向所述第二溶液中加入铜纳米颗粒，得到所述的铜基墨水；所述铜纳米颗粒的质量分数占铜基墨水的的2％～60％。

进一步的，所述铜基墨水的制备方法还包括铜纳米颗粒制备步骤：S131)在180°的温度下，在反应介质中通过热还原法将醋酸铜还原成铜纳米颗粒；S132)通过离心机分离纯化得到所述铜纳米颗粒。

进一步的，所述S131)步骤中的反应介质为苯肼-辛胺-油酸。

本发明还提供了一种电极的制备方法，包括以下步骤：S21)提供一基板以及如权利要求1-4中任意一项所述的铜基墨水；S22)将所述铜基墨水溶液旋涂于所述基板上形成第一膜层；S23)加热所述基板，使温度保持在60°～70°之间；S24)将脉冲激光聚焦于所述基板上的所述第一膜层以使所述铜基墨水中的铜纳米颗粒熔化后再凝固形成电极。