2.金屬納米油墨的組成及其特性 如前所述,金屬納米油墨是由金屬納米粒子(單分散粒子)、樹脂、溶劑、添加劑等,按一定比例均勻分散而成。表1列出的是金屬納米油墨的組成及其特性?! 〗饘偌{米粒子是油墨中最重要的組分之一,它是使印刷圖形具有導電性的惟一源泉。其導電性的好壞主要取決于納米粒子的金屬屬性,即金屬的固有電阻越小,導電性越好,反之則導電性差。如銀、銅、金等的導電性都不錯,理論上講,它們的納米粒子都能作為納米油墨原料來應用。然而,在實際配墨應用中并非盡然,因為我們還不得不考慮所用金屬的化學活潑性如何。銅等金屬化學活潑性相對過大,其粒子,尤其是納米粒子在空氣中極易被氧化而失去金屬的特性,目前要解決這個問題,從技術角度來說,尚有一定難度。故銅納米粒子用于納米油墨的實際例子至今尚未看到報道。與此相反,金和銀的化學性質穩(wěn)定,導電性也好,故它們的納米粒子就成為今天金屬納米油墨首先選用的主要原料?! 峁袒詷渲鳛榻饘偌{米油墨另一個重要組分,它的作用有二:一是將單分散金屬納米粒子納入樹脂體系中,成為均一的有一定黏度和印刷適性的樹脂組成物;二是給油墨賦予某種黏結功能,以便印墨能牢固地附著在被印基材上。因此,樹脂的化學結構和分子量大小非常關鍵,不能疏忽。常用的樹脂有丙烯酸酯樹脂、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂等。人們可根據不同印刷基材選擇相應化學結構的高分子樹脂是很有必要的?! ?溶劑在油墨中的主要作用:一是用于溶解固體樹脂,使其成為樹脂溶液,以便配墨;二是作稀釋劑用,以調節(jié)油墨黏度來適應印刷的要求。當樹脂被選定以后,采用什么溶劑為宜?這里要看樹脂與溶劑的溶解度參數,如果這兩個參數比較接近,說明該溶劑是這一樹脂的良溶劑,即溶解性能好。相反則不能選擇作為該樹脂的溶劑來使用。較常用的有機溶劑有甲苯、二甲苯、環(huán)己酮、丁酮、雙丙酮醇、乙二醇醚及某些高級烷烴等。當今,各國都非常重視環(huán)境與人、環(huán)境與社會的相互關系,溶劑的毒性及其對周邊環(huán)境的影響是必須考慮的重大問題?! 榱烁纳朴湍哪承┬阅?、提高油墨的質量,往往還要選用少量的添加劑。如表面活性劑、流平劑、增塑劑和消泡劑等?! ?銀納米油墨和普通導電銀墨雖然都用于導電印刷,但由于使用的導電粒子不同,這兩種油墨的性能和應用也有明顯的區(qū)別。表 2 是銀納米油墨與普通導電銀墨的特性比較?! ∮杀恚部闯觯饘偌{米油墨與普通導電銀墨有相似之處,也有不同的地方,使用時要根據用途和對象的不同,適當加以選擇。3.混合銀墨(銀粉+銀納米粒子) 普通導電銀墨,常常用于薄膜開關和薄膜電路的導電印刷。然而,在面對傳輸速度更快、性能要求更高的電子產品的印刷時,普通銀墨在導電性和可靠性兩方面都存在較大缺陷,不能滿足這類電子產品對油墨的更高要求,誠然我們可以選擇銀納米油墨來完成這項任務,但是,倘若產品并沒有超精細印刷要求時,就匆忙選用銀納米油墨來印刷,從經營管理角度看是不恰當的。原因是這意味著選用的原料性能過剩,即人們常說的“大馬拉小車”,是種不必要的浪費現象。對此,人們開發(fā)了一種用少量銀納米粒子改性金屬銀粉(片狀或球形)并制得被稱為混合銀墨的新產品。該產品非常適合高導電性、高可靠性而又無特殊精細要求的電子產品的印刷加工。表3列出了該墨的組成及其特性?! ≡诨旌香y墨中,銀的總含量對該墨的導電性有大的影響,實驗表明銀含量在油墨固體組分中占 80%~95% 為好。銀含量過少,墨的導電性不充分;反之,銀量過大也會因其他原因導致該墨的導電性受到損害(見圖3)?! 膱D 3 中看出,當銀含量為85% 時,該墨體積電阻在 10 ×10-6 Ω cm 以內,銀含量上升至90%時,體積電阻降到最小值,即6×10-6 Ω cm?!≡诖酥?,隨著油墨中銀量的遞增,其體積電阻不但不隨之降低,相反則逐漸增大。這里的原因可以這樣來解釋:當墨中銀量的增加達最大值后,換句話說,即樹脂黏合劑(連接料)的百分含量已達最低限度。這時,樹脂含量的進一步減少(銀含量繼續(xù)增加),墨膜在干燥后的燒結中,其均一性就會出現問題,即墨膜內部漸漸產生一些細小的裂縫,從而阻礙了電子在墨膜內部順利通過?! ?在混合銀墨中,銀納米粒子在銀的總含量中占多大比例為好,實踐表明,它占 10%~20%的比例為宜。過少改性效果不明顯,過多又會造成不必要的浪費。 需要注意的是,在我們配制混合銀墨時,除了應考慮銀的百分含量外,選用什么類型的樹脂結構,其分子量大小如何,以及引用哪些添加劑和混合溶劑等,均會影響該墨的印刷適性(黏度、觸變性、附著力以及干燥固化特性等)?! D 4 是用混合銀墨網印出來的測試樣品(電子零件)。將該樣品作可靠性試驗后得到的數據列于表 4中?! 谋恚吹膶Ρ葦祿闯?,混合銀墨的可靠性明顯高于普通銀墨。如果對印刷圖形沒有特殊的精細度要求時,對高導電性、高可靠性電子部件的印刷,無疑選擇混合銀墨是最適宜不過的了?! ∵€有一點需要提示的是,混合銀墨因成本相對較低,而導電性和可靠性又獲得大的改善(與普通銀墨比較),用該墨通過網印方法還可在眾多領域得到應用: ?、旁谀蜔岬挠袡C基板上網印電子回路; ?、圃趶秃匣迳闲纬?BVH; ?、俏⑿‰姌O零部件的印刷黏結; ?、?除 以上用途外,凡是 可 以 用 低溫(2 0 0 ~250 ℃)燒結而 得 到 高 導電性、高可靠性電 子 部 件種種用途,都 可 以 采 用混 合 銀 墨 通過 網 印 來 實現 來源:中國印刷化學品網
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