CN113192665A - 一种电子器件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子器件及其制作方法，涉及电子制造技术领域。本发明提供的电子器件包括：基材和位于所述基材上的导电结构，所述导电结构包括由导电浆料制成的导电图形以及正离子，所述导电图形包括导电颗粒和树脂，所述正离子附着于所述导电颗粒之间的树脂上。本发明的技术方案能够在不改变现有导电浆料物料体系的前提下，使导电结构的电阻不依赖于烘干固化。

Description

一种电子器件及其制作方法

技术领域

本发明涉及电子制造技术领域，尤其涉及一种电子器件及其制作方法。

背景技术

传统导电浆料主要由导电填料、粘结剂和各种调整助剂混合构成一个复合材料***，包括应用于陶瓷、元件、能源领域的高温导电浆料(粘结剂主要为无机粘结剂)，以及在低温工况下用于膜材、板材或织物基底的低温导电浆料(粘结剂主要为有机粘结剂)。对于低温导电浆料来说，其一般应用工艺为通过印刷、喷涂或转印的方式在基材上形成图形，在150℃～300℃的温度下烘干固化，形成导电线路，在该温度下有机粘结剂会保留在导电线路中。导电线路的电阻不仅依赖于低温导电浆料的配方，还会依赖于烘干固化过程的温度和时间，会对低温导电浆料的应用造成一些限制。

发明内容

本发明提供一种电子器件及其制作方法，可以在不改变现有导电浆料物料体系的前提下，使导电结构的电阻不依赖于烘干固化。

第一方面，本发明提供一种电子器件，采用如下技术方案：

所述电子器件包括：

基材和位于所述基材上的导电结构，所述导电结构包括由导电浆料制成的导电图形以及正离子，所述导电图形包括导电颗粒和树脂，所述正离子附着于所述导电颗粒之间的树脂上。

可选地，所述正离子为金属阳离子和/或氢离子。

可选地，所述金属阳离子为钠离子、锂离子、钾离子中的一种或几种。

可选地，所述导电结构各区域中正离子的数量一致。

可选地，在第一方向上，所述导电结构划分为多个区域，且沿所述第一方向所述导电结构中相邻区域中正离子的数量不同。

第二方面，本发明提供一种电子器件的制作方法，采用如下技术方案：

所述电子器件的制作方法包括：

提供一基材；

使用导电浆料在所述基材上制作导电图形，所述导电浆料包括导电颗粒和树脂；

在室温下使所述导电图形干燥；

使干燥后的所述导电图形接触正离子，所述正离子附着于所述导电颗粒之间的树脂上，得到导电结构。

可选地，通过使干燥后的所述导电图形接触含正离子的液体，冲洗干净后，所述正离子附着于所述导电颗粒之间的树脂上，得到所述导电结构。

可选地，所述含正离子的液体为酸溶液、碱溶液或者盐溶液。

可选地，接触方式包括浸泡、喷淋、滴加或者涂覆中的一种或几种。

第三方面，本发明提供一种电子器件的制作方法，采用如下技术方案：

所述电子器件的制作方法包括：

提供一基材；

使用导电浆料在所述基材上制作导电图形，所述导电浆料包括导电颗粒和树脂；

加热烘干所述导电图形；

使加热烘干后的所述导电图形接触正离子，所述正离子附着于所述导电颗粒之间的树脂上，得到导电结构。

本发明提供了一种电子器件及其制作方法，该电子器件包括：基材和位于基材上的导电结构，导电结构包括由导电浆料制成的导电图形以及正离子，导电图形包括导电颗粒和树脂，正离子附着于导电颗粒之间的树脂上，该导电结构中，正离子的加入增加了导电结构整个体系中的空穴的数量，降低了电子穿过导电颗粒之间的树脂的难度，电子可从导电颗粒转移到正离子上，再从正离子转移到相邻的导电颗粒上，从而提高导电结构的电学性能，进而能够实现在不改变现有导电浆料物料体系的前提下，使导电结构的电阻不依赖于烘干固化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电子器件的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的图1中A区域的微观结构示意图；

图3为本发明实施例提供的正离子位置示意图一；

图4为本发明实施例提供的正离子位置示意图二；

图5为本发明实施例提供的电子器件的结构示意图二；

图6为本发明实施例提供的电子器件的制作方法流程图一；

图7为本发明实施例提供的电阻随接触正离子时间变化趋势图；

图8为本发明实施例提供的电子器件的制作方法流程图二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。

本发明实施例提供一种电子器件，具体地，如图1和图2所示，图1为本发明实施例提供的电子器件的结构示意图一，图2为本发明实施例提供的图1中A区域的微观结构示意图，该电子器件包括：

基材1和位于基材1上的导电结构2，导电结构2包括由导电浆料制成的导电图形21以及正离子22，导电图形21包括导电颗粒21a和树脂21b，正离子22附着于导电颗粒21a之间的树脂21b上。

正离子22附着于导电颗粒21a之间的树脂21b上的方式可以有多种，比如，如图3所示，图3为本发明实施例提供的正离子位置示意图一，正离子 22附着在树脂21b的表面，或者，如图4所示，图4为本发明实施例提供的正离子位置示意图二，正离子22嵌入导电颗粒21a和树脂21b之间的缝隙中等，本发明实施例对此不进行限定。另外，正离子22也可以附着于导电颗粒 21a上，导电图形21上正离子22附着越多对导电结构2的电学性能的提升效果越好。

正离子22的存在对导电结构2的电学性能的提升的原理如下：正离子 22的加入增加了导电结构2整个体系中的空穴的数量，降低了电子穿过导电颗粒21a之间的树脂21b的难度，如图2所示，电子可从导电颗粒21a转移到正离子22上，再从正离子22转移到相邻的导电颗粒21b上，从而提高了导电结构2的电导率，使导电结构的电阻不依赖于烘干固化。

需要说明的是，图2中导电颗粒21a、正离子22的尺寸和位置仅为示例并非限定，实际中导电颗粒21a之间会存在相互接触的情况，导电图形21中可以同时存在多种通路，如导电颗粒21a连接形成的通路，导电颗粒21a通过树脂21b形成的通路，导电颗粒21a通过树脂21b及其上的正离子22形成的通路，导电颗粒21a通过正离子22形成的通路等。

下面本发明实施例对以上电子器件中的各部分进行详细说明。

可选地，本发明实施例中基材1可以为柔性基材，也可以为硬质基材，柔性基材可以为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、低密度聚乙烯(LDPE)、热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU) 等薄膜中的一种，硬质基材可以为FR-4、环氧玻璃、玻璃树脂等。对于低密度聚乙烯(LDPE)、热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU) 等不耐温基材，本发明实施例的优势更加明显。

可选地，本发明实施例中的正离子为金属阳离子和/或氢离子等极性强的正离子，对电学性能的提升效果更优。示例性地，金属阳离子为钠离子、锂离子、钾离子中的一种或几种。

可选地，本发明实施例中的导电结构2可以为导电线路、导电层、导电连接件、电阻等，本发明实施例对此不进行限定。另外，导电结构2的不同区域之间的电阻可以一致，也可以不同，具体可以根据实际需要进行设计，在本发明实施例中通过对导电结构2的不同位置上的正离子的数量的控制，来实现对电阻的控制。

在一个例子中，如图1所示，导电结构2为一整体结构，导电结构2各区域的正离子的数量一致，以使得导电结构2整体电阻一致。此例子中的导电结构2可以为导电线路等。

在又一个例子中，如图5所示，图5为本发明实施例提供的电子器件的结构示意图二，在第一方向X上，导电结构2划分为多个区域(图5中由虚线隔开)，且沿第一方向X导电结构2中相邻两区域中的正离子的数量不同，也就是相邻两区域的电阻不同。其中，沿第一方向X上各区域的正离子的数量可以逐渐升高，也可以逐渐降低，也可以高低起伏变化，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。第一方向X可以为平行于基材边缘的方向，也可以为与基材边缘呈一定角度的方向。此例子中的导电结构可以为阶梯电阻等。

可选地，本发明实施例中用于制作导电图形的导电浆料可以包括以下组分：导电填料30％～95％，有机树脂载体5％～70％和助剂0％～5％，以上百分比均为重量百分比。其中，导电填料的重量百分比可以为：30％、35％、40％、 45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或者95％；有机树脂载体的重量百分比可以为5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、 40％、45％、50％、55％、60％、65％或者70％；助剂的重量百分比可以为0、 0.1％、0.2％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或者5％。

示例性地，本发明实施例中导电浆料中的导电填料、有机树脂载体和助剂可以参考以下内容进行选择。

导电填料

本发明实施例中，导电填料为金、银、铜、铁、镍、铝、石墨烯、炭黑、石墨、银包铜粉等中的一种或者至少两种组成的混合物。导电填料的形状为片状、球状、线形、棒状、针状、树枝状等中的一种或者至少两种组成的混合物。优选地，导电填料为银粉，具体可以为球状银粉、片状银粉或者二者的混合物。

有机树脂载体

本发明实施例中的有机树脂载体包括树脂(热塑性树脂或热固性树脂均可)，还可选地包含溶剂、固化剂等。

本发明实施例中的树脂可以为聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、有机硅树脂、氯醋树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或者至少两种组成的混合物。

本发明实施例中的溶剂可选为乙醇、异丙醇、正丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇***、二乙二醇丙醚、二乙二醇丁醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇***、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、乙二醇丙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇***醋酸酯、二乙二醇丙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丙醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇***醋酸酯、二丙二醇丙醚醋酸酯、二丙二醇丁醚醋酸酯、异佛尔酮和松油醇中的一种或者至少两种组成的混合物。

本发明实施例中的固化剂可以为异氰酸酯类固化剂、酚醛树脂类固化剂、胺类固化剂中的一种或几种。

助剂

本发明实施例中，助剂可以为润湿剂、分散剂、附着力促进剂、偶联剂、流平剂、触变剂、抗氧剂、消泡剂、酸碱平衡剂等中的一种或几种。

本发明实施例中的电子器件可以通过多种方式制作，本发明实施例以两种具体的制作方法为例进行说明。

示例性地，如图6所示，图6为本发明实施例提供的电子器件的制作方法流程图一，本发明实施例中电子器件的第一种制作方法包括：

步骤S1、提供一基材。

步骤S2、使用导电浆料在基材上制作导电图形，导电浆料包括导电颗粒和树脂。

本发明实施例中可以使用丝网印刷、钢网印刷、柔版印刷、移印、转印、挤出式点胶、涂覆等成型工艺，使用导电浆料在基材上制作导电图形。

步骤S3、在室温下使导电图形干燥。

以上干燥的程度只要是能够满足导电图形的表层无溶剂即可，原因在于，若有溶剂，由于能够电离出正离子的物质易溶于水，不溶于溶剂，溶剂的存在会阻碍下个步骤中正离子的附着。导电图形的干燥程度可以为表干，也可以为整体干燥，此处不进行限定。

以长180毫米，宽0.8毫米，厚20微米的标准导电图形为例，经步骤S3 后其电阻大小主要在十几欧到无限大(不导通)之间，具体跟导电浆料的种类和干燥时间有关。

步骤S4、使干燥后的导电图形接触正离子，正离子附着于导电颗粒之间的树脂上，得到导电结构。

可选地，本发明实施例中通过使干燥后的导电图形接触含正离子的液体，冲洗干净后，正离子附着于导电颗粒之间的树脂上，得到导电结构。

可选地，含正离子的液体为酸溶液、碱溶液或者盐溶液。

可选地，以上接触方式包括浸泡、喷淋、滴加或者涂覆中的一种或几种。如图7所示，图7为本发明实施例提供的电阻随接触正离子时间变化趋势图，发明人发现，在刚开始接触时，电阻迅速降低，随着时间的延长，电阻降低的速度逐渐减慢，直至电阻达到稳定状态。也就是说，在一定时间内，接触时间越长，电阻降低越明显。且含正离子的液体中正离子的浓度越大，接触时间相同时，电阻降低越明显。本领域技术人员可以根据实际需要选择液体的浓度以及接触的时间。

示例性地，本发明实施例中接触时间可以为30s～30min。酸溶液可以为浓度为1％～10％的硫酸溶液或者盐酸溶液，碱溶液可以为浓度为1％～10％的氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液，盐溶液可以为浓度为1％～10％的氯化钠溶液或者氯化钾溶液。

经步骤S4后得到的导电结构的电阻大小比步骤S3中明显降低，降低幅度达50％以上，甚至可达99％以上。

在一个例子中，制作如图1所示的导电结构2时，在步骤S4中可通过使干燥后的整个导电图形整体浸泡入含正离子的液体中，或者各区域分别浸泡入含正离子的液体中相同时间等方式来实现。

在又一个例子中，制作如图5所示的导电结构2时，在步骤S4中可通过使干燥后的导电图形的各区域浸泡入含正离子的液体中不同时间的方式来实现，具体可以为各区域分别浸泡不同时间，也可以为各区域先整体浸泡入液体再分阶段依次脱离液体，也可以为各区域先分阶段依次进入液体，再整体浸泡。

在以上电子器件的制作过程中，只要通过导电浆料印制成导电图形后，使其暴露于含正离子的环境中，正离子附着于导电颗粒之间的树脂上，即可提高导电结构的电导率，进而能够实现在不改变现有导电浆料物料体系的前提下，低温或者零热工艺形成导电结构，使导电结构的电学性能不依赖于烘干固化。

以上电子器件的制作方法不仅适用于常规的耐温基材(可烘干固化)，还适用于不耐温基材，如低密度聚乙烯(LDPE)、热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)等膜材。

如图8所示，图8为本发明实施例提供的电子器件的制作方法流程图二，本发明实施例中电子器件的第二种制作方法包括：

步骤S10、提供一基材。

步骤S20、使用导电浆料在基材上制作导电图形，导电浆料包括导电颗粒和树脂。

本发明实施例中可以使用丝网印刷、钢网印刷、柔版印刷、移印、转印、挤出式点胶、涂覆等成型工艺，使用导电浆料在基材上制作导电图形。

步骤S30、加热烘干导电图形。

以上烘干温度可以为120℃～200℃，烧结时间为10min～80min。以长180 毫米，宽0.8毫米，厚20微米的标准导电图形为例，经步骤S30后其电阻大小主要在零点几欧到十几欧范围内。

步骤S40、使加热烘干后的导电图形接触正离子，正离子附着于导电颗粒之间的树脂上，得到导电结构。

可选地，本发明实施例中通过使加热烘干后的导电图形接触含正离子的液体，冲洗干净后，正离子附着于导电颗粒之间的树脂上，得到导电结构。

可选地，含正离子的液体为酸溶液、碱溶液或者盐溶液。

可选地，以上接触方式包括浸泡、喷淋、滴加或者涂覆中的一种或几种。其中，在一定时间内，接触时间越长，电阻降低越明显。且含正离子的液体中正离子的浓度越大，接触时间相同时，电阻降低越明显。本领域技术人员可以根据实际需要选择液体的浓度以及接触的时间。

示例性地，本发明实施例中接触时间可以为30s～30min。酸溶液可以为浓度为1％～10％的硫酸溶液或者盐酸溶液，碱溶液可以为浓度为1％～10％的氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液，盐溶液可以为浓度为1％～10％的氯化钠溶液或者氯化钾溶液。

经步骤S40后得到的导电结构的电阻大小比步骤S30中明显降低，降低幅度达10％以上，甚至可达50％左右。

在一个例子中，制作如图1所示的导电结构2时，在步骤S40中可通过使干燥后的整个导电图形整体浸泡入含正离子的液体中，或者各区域分别浸泡入含正离子的液体中相同时间等方式来实现。

在又一个例子中，制作如图5所示的导电结构2时，在步骤S4中可通过使干燥后的导电图形的各区域浸泡入含正离子的液体中不同时间的方式来实现，具体可以为各区域分别浸泡不同时间，也可以为各区域先整体浸泡入液体再分阶段依次脱离液体，也可以为各区域先分阶段依次进入液体，再整体浸泡。

需要说明的是，第一种制作方法中步骤S4处理过程中导电图形的起始电阻高，电阻的降低幅度高于第二种制作方法，因此，第一种制作方法更适合于制作图5所示的导电结构，更利于实现不同区域之间的电阻差异。

本发明实施例中的电子器件的详细内容，都适用于以上两种制作方法，此处不再进行赘述。

实施例

实施例1～35为采用电子器件的第一种制作方法制作过程中步骤S4前后电阻变化对比。导电图形均为长180毫米，宽0.8毫米，厚20微米的标准导电图形。步骤S4处理时间为30min。

实施例40～53为采用电子器件的第二种制作方法制作过程中步骤S40前后电阻变化对比。导电图形均为长180毫米，宽0.8毫米，厚20微米的标准导电图形。步骤S40处理时间为30min。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电子器件，其特征在于，包括：

基材和位于所述基材上的导电结构，所述导电结构包括由导电浆料制成的导电图形以及正离子，所述导电图形包括导电颗粒和树脂，所述正离子附着于所述导电颗粒之间的树脂上。

2.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，所述正离子为金属阳离子和/或氢离子。

3.根据权利要求2所述的电子器件，其特征在于，所述金属阳离子为钠离子、锂离子、钾离子中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，所述导电结构各区域中正离子的数量一致。

5.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，在第一方向上，所述导电结构划分为多个区域，且沿所述第一方向所述导电结构中相邻区域中正离子的数量不同。

6.一种电子器件的制作方法，用于制作权利要求1～5任一项所述的电子器件，其特征在于，包括：

提供一基材；

使用导电浆料在所述基材上制作导电图形，所述导电浆料包括导电颗粒和树脂；

在室温下使所述导电图形干燥；

使干燥后的所述导电图形接触正离子，所述正离子附着于所述导电颗粒之间的树脂上，得到导电结构。

7.根据权利要求6所述的电子器件的制作方法，其特征在于，通过使干燥后的所述导电图形接触含正离子的液体，冲洗干净后，所述正离子附着于所述导电颗粒之间的树脂上，得到所述导电结构。

8.根据权利要求7所述的电子器件的制作方法，其特征在于，所述含正离子的液体为酸溶液、碱溶液或者盐溶液。

9.根据权利要求7所述的电子器件的制作方法，其特征在于，接触方式包括浸泡、喷淋、滴加或者涂覆中的一种或几种。

10.一种电子器件的制作方法，用于制作权利要求1～5任一项所述的电子器件，其特征在于，包括：

提供一基材；

使用导电浆料在所述基材上制作导电图形，所述导电浆料包括导电颗粒和树脂；

加热烘干所述导电图形；

使加热烘干后的所述导电图形接触正离子，所述正离子附着于所述导电颗粒之间的树脂上，得到导电结构。

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