导电墨水印刷电路板技术介绍.doc

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1、印制电子技术前言：由于导电墨水印刷技术在批量化生产中存在尚未攻破的技术难题，在前期产品设计过程中，对该技术模块的定位为研究原理和探索应用，暂不进入产品生产流程中。因此，本文的任务为：1.对印制电子技术进行系统而简要介绍；2.目前研究现状以及发展趋势；3.选择合适的原材料和相对成熟的工艺，以及选择依据；4.性能优势和成本预算。1.技术概述2.导电墨水2.1纳米银2.2银-有机先驱体2.3纳米铜2.4纳米碳2.5液态金属3.打印3.1.喷墨打印3.2.孔板蘸笔　3.3.凹版3.4.凸版3.5直写式3.6纳米光刻法3.7电子束光刻法4.

2、基材4.1纸张4.2塑料薄膜4.3玻璃4.4陶瓷5.后处理工艺（待补充）6.产物性能及测试方法　6.1导电性　6.2附着性6.3.柔韧性　6.4.强度1.应用7.1RFID7.2PCB7.3OLED7.4FPC7.5柔性显示器件（待补充）8.市场调查及成本预算（待补充）9.材料和工艺选择及依据1.产品性能需求2.技术成熟度3.市场情况4.成本控制10.技术改进方向（待补充）1.技术概述　印制电子技术是指，通过印制技术，将导电墨水沉积于非导电性基材上（纸张、塑料、陶瓷、玻璃）等，经过后处理，能形成导电图形或电子器件。相比于蚀刻法、丝

3、网印刷、胶板印刷等传统制造导电线路的工艺技术，该法不仅印制操作工序简单，原材料利用充分，对环境无污染，还可以快速、灵活采用全印制的方式喷制个性化小批量电子产品，在电子行业尤其是微电子领域中体现出了巨大的应用优势。该技术涉及四个关键过程：导电墨水类型的选择与制备、根据性能要求和印刷适应性选择基材、喷墨打印的精度和准确度控制、固化烧结和后处理工艺提高电路稳定性。２.导电墨水　　　导电墨水作为核心功能材料，是印制电子技术的关键，其主要由导电成分、溶剂及其他添加组分组成。典型导电墨水通常分为三类：碳系、高分子及纳米金属颗粒。（1）碳系：碳

4、纳米管、石墨烯及富勒烯等材料。性能：现有的制造加工工艺，造成碳纳米管和石墨烯结构缺陷，严重影响了碳纳米管和石墨烯的导电性，且耐湿性较差，一般不用于制作低电阻的导电材料。（2）高分子：导电高分子材料，如聚噻吩(polythiophene)、聚乙炔(polyacetylene)、聚苯胺(polyaniline)、聚吡咯(polypyrrole)等。性能：保留了传统聚合物所有的机械性和可加工性。但其电导率比较低，且化学性能不稳定。（3）纳米金属颗粒：金、银、铜、钯、铂、镍等性能：由于金和铂的价格昂贵，其应用受到诸多限制；研究较多的为银和

5、铜，下文将详细介绍。传统的导电墨水，不论是导电高分子系、纳米金属、有机金属导电墨水，或者是碳材料类导电墨水，自身均不具备导电性，在打印后需要经过一定的后处理工艺（如烧结、退火），将导电墨水中的溶剂、分散剂、稳定剂等去除，使导电材料形成连续的薄膜后，才具备导电性。不论是墨水的配制，还是后处理工艺，都较为复杂。除此之外，采用纳米金、银墨水进行大面积打印使用时成本较高，而纳米铜粒子容易氧化。因此，新型的液态金属墨水材料最近受到广泛关注，传统导电墨水相比，其配制则相对简单，在打印后无需进行后处理即具备导电性，而且电导率相对较高，是一种较为

6、理想的导电墨水。表比较了液态金属与几种传统导电墨水的电导率。（4）液态金属：导电高分子或导电金属前驱体化合物溶液。最具代表性的室温液态金属墨水为镓及镓基合金下面将对几种典型导电墨水进行进一步介绍。2.1纳米银导电油墨优点：1.纳米银颗粒的粒径尺寸在纳米级别，一般在50nm左右，以纳米银为导电组分，可以充分保证印制线路优异的导电性能，以及目标产品良好的抗氧化性，所以在制备导电墨水及后期产品印制过程中无需另加防氧化措施，2.纳米银相较于块状银，有更大的比表面积，单位面积的原子数更多，这样将明显提高导电组分纳米银颗粒与基材的接触面积，从

7、而增强导电层在基材上的附着力，提高产品的质量。同时由于纳米尺度的银粉有更高的比表面积，对导电层间隙的填充效果更好，能在不降低器件性能的前提下，大大降低银消耗量，节省成本。3.随着纳米银颗粒尺寸的减小，其表面能与比表面能不断增大，烧结温度将迅速下降，当粒径小于10nm时，烧结温度可以降至100ºC以下，从而拓宽了基材的选择范围，使得纸张、聚对苯二甲酸乙二酯等成本低廉的基材可以得到广泛应用。缺点：银价格也较贵，另外，自身存在着易迁移、硫化、抗焊锡侵蚀能力差、烧结过程容易开裂等缺陷。2.3银-有极限躯体导电油墨主要成分是先驱体和溶剂。M

8、OD墨水和NP墨水最大的区别在于在MOD中金属以水溶或油溶性盐(先驱体，precursor)而非晶体微粒的形式存在，与溶剂形成均一稳定的溶液。液相的墨水在基底上铺开后经热处理分解先驱体或激活还原反应，使金属离子在原位生成金属固体。硝酸银作为先驱体具