CN109754904A - 一种激光刻蚀用导电浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光刻蚀用导电浆料，按重量份计，主要成分包括：50‑80份的微米银粉、1‑10份的纳米银粉、3‑10份的高分子树脂、10‑30份的有机溶剂、0.1‑3份的固化剂和0.01‑1份的激光吸收剂，本发明还提供了上述的激光刻蚀用导电浆料的制备方法。本发明所提供的导电浆料可直接在纳米银膜上通过凹版印刷的方式卷对卷直接印刷于纳米银膜表面，且印刷适应性好、方阻低、具有高导电性，在激光刻蚀中稳定性好，可减小刻蚀误差，得到更加精细的导电线路，提高生产效率及良率。

Description

一种激光刻蚀用导电浆料及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及纳米材料及印刷电子相关技术领域，具体涉及一种激光刻蚀用导电浆料及其制备方法。

【背景技术】

随着电子产品的小型化、高性能化要求的提高，触摸屏中导电引线的线宽线距精细化要求越来越高。传统丝网印刷方法由于具有一定印刷精细度的局限性，触摸屏普遍采用丝网印刷与激光刻蚀搭配来实现线路的精细化。而导电银浆作为制备此类电子元器件的关键功能材料，其发展和应用也受到人们的广泛关注。

纳米银膜(纳米银线导电膜)与以ITO(氧化铟锡)导电膜相比，具有电阻低，可实现触摸屏的大型化、柔性化，弯曲性十分优异，并且适合在大量生产中进行的卷对卷制程的优点。由于纳米银线导电膜和ITO导电膜的表面结构及性质的不同，ITO表面为金属氧化物，纳米银膜表面使用有机聚合物硬化层覆盖，以致导电银浆在其表面的附着力也有所差异。目前，导电银浆多用于ITO导电膜，导电银浆通常通过丝网印刷承印到ITO导电膜表面，以激光刻蚀进行线路精细化，传统使用ITO导电膜制造触摸屏的导电银浆及技术工艺路线在纳米银膜上难以适用，制约了纳米银导电膜的应用。另外，丝网印刷技术本身存在的印刷速度慢、印刷精度低、稳定性差、效率低下，并且固化后导电银浆层经激光刻蚀的线路不够精细、容易出现误差。现有市面上可用于凹版印刷的导电银浆主要以RFID电子标签的印制为主，无法通过激光刻蚀工艺得到满足触摸屏应用的精细线路。

【发明内容】

本发明是基于纳米银膜为基材，通过印刷方式的改变，使用凹印导电银浆来替代丝印导电银浆，而后再进行激光刻蚀，能大幅度地提高生产效率及良率。

为了达到凹版印刷的技术要求，本发明的目的在于提供一种凹印激光刻蚀用导电浆料，该导电浆料能够在纳米银膜基材上通过凹版印刷卷对卷直接印刷形成具有高精度、高导电性的导电线路，达到低温快速固化、具有良好印刷适应性、提高生产效率及良率的效果，且在激光刻蚀中可减少误差，得到更加精细的线路。为了实现上述目的，本发明的主要技术方案如下：

一种激光刻蚀用导电浆料，按重量份计，包括以下组分：

优选地，如上所述的激光刻蚀用导电浆料，按重量份计，包括以下组分：

进一步地，按重量份计，所述微米银粉和纳米银粉的比例为0.02-0.2，优选比例0.05。

进一步地，所述微米银粉平均粒径为0.2-5μm，所述纳米银粉的平均粒径为10-200nm；优选地，所述纳米银粉的平均粒径为50nm。

进一步地，所述高分子树脂包括聚酯、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚酰胺、有机硅树脂、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂中的一种或多种组合，所述高分子树脂的重均分子量为10⁴-10⁵。

进一步地，所述有机溶剂包括乙醇、三氟乙醇、异丙醇、异丁醇、、正戊醇、仲戊醇、双丙酮醇、丙二醇甲醚、丙二醇苯醚中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述激光吸收剂为激光吸收剂为酞菁蓝、酞菁绿、颜料黄12、颜料红53:1、颜料红48:2、氧化铁、氧化铬、石墨、无定型炭黑、科琴黑中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述固化剂为异氰酸酯、甲基化三聚氰胺、丁基化三聚氰胺、苯并三聚氰二胺、尿素树脂中的任意一种或多种组合。

本发明还提供了如上所述的激光刻蚀用导电浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1:纳米银粉分散步骤：将1-10份的纳米银粉分散溶解于1-10份的有机溶剂中，得到纳米银分散液；

S2:高分子树脂溶解步骤：将3-10份的高分子树脂分散溶解于10-30份的有机溶剂中，得到高分子树脂分散液；

S3:在步骤S2所得到的高分子树脂分散液中边搅拌边加入50-80份的微米银粉、步骤S1制得的纳米银分散液、0.1-3份的固化剂和0.01-1份的激光吸收剂，充分混合均匀，即得到激光刻蚀用导电浆料。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明所提供的激光刻蚀用导电浆料，通过纳米银粉和微米银粉的复配，可使导电浆料的方阻更低、导电性能更好；选用合适的高分子树脂作为导电载体，可提供良好的附着力，使导电浆料更好地附着于纳米银膜上；另外，加入激光吸收剂可使导电浆料在纳米银膜表面上经激光刻蚀后线路稳定性更好且更加精细化；固化剂的使用一方面可使导电浆料可在低温条件下即可实现固化，另一方面，与高分子树脂配合，使导电浆料具有更好的印刷适应性，能更好地附着于纳米银膜表面。本发明可直接在纳米银膜上通过凹版印刷的方式卷对卷直接印刷于纳米银膜表面，且印刷适应性好、方阻低、具有高导电性，在激光刻蚀中稳定性好，可减小刻蚀误差，得到更加精细的导电线路，提高生产效率及良率。

【附图说明】

图1为本发明经凹版印刷方式印刷于导电银膜的印制图；

图2为导电浆料经激光刻蚀后的效果图；

图3为在显微镜下激光刻蚀的效果图；

图4为纳米银粉与微米银粉比例对导电浆料方阻的影响示意图；

图5为高分子树脂含量对导电浆料的方阻和附着力的影响的示意图。

【具体实施方式】

本发明提供了一种激光刻蚀用导电浆料，按重量份计，包括以下组分：

优选地，如上所述的导电浆料，按重量份计，包括以下组分：

优选地，按重量份计，所述纳米银粉和微米银粉的比例为0.02-0.2，优选比例0.05；微米银粉和纳米银粉的复配使用，可降低该导电浆料的方阻，使导电浆料具有更优异的导电性能；

优选地，所述微米银粉平均粒径为0.2-5μm，所述纳米银粉的平均粒径为10-200nm；优选地，所述纳米银粉的平均粒径为50nm。

进一步地，为了提高该导电浆料在纳米银膜表面的附着力，所述高分子树脂包括聚酯、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚酰胺、有机硅树脂、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂中的一种或多种组合，所述高分子树脂的重均分子量为10⁴-10⁵。

进一步地，所述有机溶剂包括乙醇、三氟乙醇、异丙醇、异丁醇、、正戊醇、仲戊醇、双丙酮醇、丙二醇甲醚、、丙二醇苯醚中的任意一种或两种以上的混合物。

进一步地，为了减少激光刻蚀误差，使经刻蚀后的导电线路更加精细、准确，所使用的激光吸收剂为激光吸收剂为酞菁蓝、酞菁绿、颜料黄12、颜料红53:1、颜料红48:2、氧化铁、氧化铬、石墨、无定型炭黑、科琴黑中的任意一种或两种以上的混合物；优选地，采用科琴黑作为激光吸收剂，激光刻蚀效果更好。

进一步地，所述固化剂为异氰酸酯、甲基化三聚氰胺、丁基化三聚氰胺、苯并三聚氰二胺、尿素树脂中的任意一种或两种以上的混合物。一方面，增加固化剂，可使导电浆料在较低的温度下即可实现固化，且固化时间较快；另一方面，固化剂与高分子树脂的配合可使导电浆料与纳米银更好地结合。

依照上述技术方案所制备的激光刻蚀用导电浆料，可使用凹版印刷的方式卷对卷直接印刷于纳米银膜表面，且在激光刻蚀中减少刻蚀误差，导电线路经激光刻蚀后线路具有高精度、高导电性的特点。

本发明还提供了如上所述的激光刻蚀用导电浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1:纳米银粉分散步骤：将1-10份的纳米银粉分散溶解于1-10份的有机溶剂中，得到纳米银分散液；

S2:高分子树脂溶解步骤：将3-10份的高分子树脂分散溶解于10-30份的有机溶剂中，得到高分子树脂分散液；

S3:在步骤S2所得到的高分子树脂分散液中边搅拌边加入50-80份的微米银粉、步骤S1制得的纳米银分散液、0.1-3份的固化剂和0.01-1份的激光吸收剂，充分混合均匀，即得到激光刻蚀用导电浆料。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种激光刻蚀用导电浆料，按重量份计，其主要包括以下组分：

其中，微米银粉为球状银粉，平均粒径为1μm，D50为0.8μm；纳米银粉平均粒径为50nm，聚乙烯醇缩丁醛的数均分子量为16000。

如上所述的激光刻蚀用导电浆料的制备方法，其制备包括以下步骤：

S1:纳米银粉分散步骤：取一烧杯A，在烧杯A中加入3.3g的纳米银粉和3.3g的异丙醇，搅拌均匀，使纳米银粉完全分散溶解于异丙醇中，制成纳米银分散液(固含量50％)；

S2:高分子树脂溶解步骤：取另一烧杯B，在烧杯B中加入5g的聚乙烯醇缩丁醛和21.8g的异丙醇，搅拌均匀，使聚乙烯醇缩丁醛完全溶解于异丙醇中，制成高分子树脂分散液；

S3:聚乙烯醇缩丁醛完全溶解后，边搅拌边往烧杯B中依次加入纳米银分散液、异氰酸酯和科琴黑、微米银粉，搅拌均匀，400目滤网过滤，即制成激光刻蚀用导电浆料。

自制一纳米银膜：在PET基材上依次均匀涂布纳米银线导电层和UV固化层(即底涂布纳米银线导电层、面涂UV硬化层)，干燥固化；经固化后，表面达因值为38dyn，方阻为50Ω/□；

涂布导电浆料：将上述的纳米银膜激光刻蚀导电浆料通过凹印实验机印制于所述纳米银膜上，经120℃/3min干燥固化形成导电浆料线路图，如图1所示；

激光刻蚀：使用20μm激光对上述制成的导电浆料线路图进行刻蚀，形成线路图，使用显微镜观察，激光刻蚀效果如图2和图3所示。

对上述所制备的导电浆料线路图进行相关性能(如刻蚀后导电线路的方阻、附着力、印刷适应性、20μm激光刻蚀线距及刻蚀误差)测试，测试结果如表2所示。

实施例2-8

实施例2-8的与实施例1的区别在于组分及用量的不同，其制备方法与实施例1的制备方法相同，纳米银膜的制备及所述激光刻蚀用导电浆料在纳米银膜上的涂布方式均与实施例1中的涂布方式相同，不详细说明，实施例2-8的组分及用量如表1所示。

其中，表1中的组分名称所对应具体物质如下：

树脂1：聚乙烯醇缩丁醛，数均分子量为16000；

树脂2：聚乙烯醇缩丁醛，数均分子量为30000；

微米银粉：球状银粉，平均粒径为1μm；

纳米银粉1:纳米银颗粒，平均粒径为50nm；

纳米银粉2：纳米银颗粒，平均粒径为100nm；

有机溶剂：异丙醇；

激光吸收剂：科琴黑；

固化剂：异氰酸酯。

表1实施例2-8激光刻蚀用导电浆料组分及用量

单位：g

将实施例2-8所制备的纳米银膜进行相关性能(如刻蚀后导电线路的方阻、附着力、印刷适应性、20μm激光刻蚀线距及刻蚀误差)测试，测试方法与实施例1相同，测试结果如表2所示。

表2实施例1-8相关性能测试结果

如表2中实施例1-8所制备的激光刻蚀用导电浆料的相关性能测试结果所示，纳米银粉与微米银粉的配合可使激光刻蚀用导电浆料的方阻降低，使该导电浆料具有优异的导电性能；固化剂一方面可用于加快导激光刻蚀用导电浆料的固化速度和降低固化温度，另一方面，与树脂的复配使用，可使纳米银膜导电浆料具有优异的印刷适应性；激光吸收剂的添加，使纳米银膜导电浆料在激光刻蚀中可降低刻蚀误差，使导电线路更加稳定、精细。

另外，本发明所提供的激光刻蚀用导电浆料，纳米银粉与微米银粉的复配使方阻更低，使激光刻蚀用导电浆料具有更好的导电性能，纳米银粉与微米银粉的比例对方阻的影响如图4所示；随着高分子树脂含量的增加，纳米银膜激光刻蚀导电浆料在纳米银膜表面的附着力增大，但同时对方阻有一定的影响，高分子树脂含量对方阻、附着力的作用如图5所示。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的专业技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光刻蚀用导电浆料，其特征在于，按重量份计，主要包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的激光刻蚀用导电浆料，其特征在于，按重量份计，主要包括以下组分：

3.根据权利要求1所述的激光刻蚀用导电浆料，其特征在于，按重量份计，所述纳米银粉和微米银粉的比例为0.02-0.2。

4.根据权利要求1或2所述的激光刻蚀用导电浆料，其特征在于，所述微米银粉平均粒径为0.2-5μm，所述纳米银粉的平均粒径为10-200nm。

5.根据权利要求4所述的激光刻蚀用导电浆料，其特征在于，所述纳米银粉的平均粒径为50nm。

6.根据权利要求1或2所述的激光刻蚀用导电浆料，其特征在于，所述高分子树脂包括聚酯、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚酰胺、有机硅树脂、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂中的一种或多种组合，所述高分子树脂的重均分子量为10⁴-10⁵。

7.根据权利要求1或2所述的激光刻蚀用导电浆料，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、三氟乙醇、异丙醇、异丁醇、、正戊醇、仲戊醇、双丙酮醇、丙二醇甲醚、丙二醇苯醚中的任意一种或两种以上的混合物。

8.根据权利要求1或2所述的激光刻蚀用导电浆料，其特征在于，所述激光吸收剂为酞菁蓝、酞菁绿、颜料黄12、颜料红53:1、颜料红48:2、氧化铁、氧化铬、石墨、无定型炭黑、科琴黑中的任意一种或两种以上的混合物。

9.根据权利要求1或2所述的激光刻蚀用导电浆料，其特征在于，所述固化剂为异氰酸酯、甲基化三聚氰胺、丁基化三聚氰胺、苯并三聚氰二胺、尿素树脂中的任意一种或两种以上的混合物。

10.如权利要求1所述的激光刻蚀用导电浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:纳米银粉分散步骤：将1-10份的纳米银粉分散溶解于1-10的有机溶剂中，得到纳米银分散液；

S2:高分子树脂溶解步骤：将3-10份的高分子树脂分散溶解于10-30份的有机溶剂中，得到高分子树脂分散液；

S3:在步骤S2所得到的高分子树脂分散液中边搅拌边加入50-80份的微米银粉、步骤S1制得的纳米银分散液、0.1-3份的固化剂和0.01-1份的激光吸收剂，充分混合均匀，即得到激光刻蚀用导电浆料。