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(dǎo)電性的惟一源泉。其導(dǎo)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(dǎo)電性越好,反之則導(dǎo)電性差。如銀、銅、金等的導(dǎo)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(yīng)用。然而,在實(shí)際配墨應(yīng)用中并非盡然,因?yàn)槲覀冞€不得不考慮所用金屬的化學(xué)活潑性如何。銅等金屬化學(xué)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(shù)角度來說,尚有一定難度。故銅納米粒子用于納米油墨的實(shí)際例子至今尚未看到報道。與此相反,金和銀的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,導(dǎo)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。 熱固化性樹脂作為金屬納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(jié)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(xué)結(jié)構(gòu)和分子量大小非常關(guān)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(jù)不同印刷基材選擇相應(yīng)化學(xué)結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)油墨黏度來適應(yīng)印刷的要求。當(dāng)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(shù),如果這兩個參數(shù)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(jī)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(dāng)今,各國都非常重視環(huán)境與人、環(huán)境與社會的相互關(guān)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┬阅堋⑻岣哂湍馁|(zhì)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(dǎo)電銀墨雖然都用于導(dǎo)電印刷,但由于使用的導(dǎo)電粒子不同,這兩種油墨的性能和應(yīng)用也有明顯的區(qū)別。表 2 是銀納米油墨與普通導(dǎo)電銀墨的特性比較?! ∮杀恚部闯?,金屬納米油墨與普通導(dǎo)電銀墨有相似之處,也有不同的地方,使用時要根據(jù)用途和對象的不同,適當(dāng)加以選擇。3.混合銀墨(銀粉+銀納米粒子) 普通導(dǎo)電銀墨,常常用于薄膜開關(guān)和薄膜電路的導(dǎo)電印刷。然而,在面對傳輸速度更快、性能要求更高的電子產(chǎn)品的印刷時,普通銀墨在導(dǎo)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(chǎn)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(xiàng)任務(wù),但是,倘若產(chǎn)品并沒有超精細(xì)印刷要求時,就匆忙選用銀納米油墨來印刷,從經(jīng)營管理角度看是不恰當(dāng)?shù)摹T蚴沁@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(fèi)現(xiàn)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(chǎn)品。該產(chǎn)品非常適合高導(dǎo)電性、高可靠性而又無特殊精細(xì)要求的電子產(chǎn)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(dǎo)電性有大的影響,實(shí)驗(yàn)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(dǎo)電性不充分;反之,銀量過大也會因其他原因?qū)е略撃膶?dǎo)電性受到損害(見圖3)。 從圖 3 中看出,當(dāng)銀含量為85% 時,該墨體積電阻在 10 ×10-6 Ω cm 以內(nèi),銀含量上升至90%時,體積電阻降到最小值,即6×10-6 Ω cm?!≡诖酥螅S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(dāng)墨中銀量的增加達(dá)最大值后,換句話說,即樹脂黏合劑(連接料)的百分含量已達(dá)最低限度。這時,樹脂含量的進(jìn)一步減少(銀含量繼續(xù)增加),墨膜在干燥后的燒結(jié)中,其均一性就會出現(xiàn)問題,即墨膜內(nèi)部漸漸產(chǎn)生一些細(xì)小的裂縫,從而阻礙了電子在墨膜內(nèi)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(shí)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(fèi)?! ?需要注意的是,在我們配制混合銀墨時,除了應(yīng)考慮銀的百分含量外,選用什么類型的樹脂結(jié)構(gòu),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(wǎng)印出來的測試樣品(電子零件)。將該樣品作可靠性試驗(yàn)后得到的數(shù)據(jù)列于表 4中?! 谋恚吹膶Ρ葦?shù)據(jù)看出,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(xì)度要求時,對高導(dǎo)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(diǎn)需要提示的是,混合銀墨因成本相對較低,而導(dǎo)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(wǎng)印方法還可在眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用: ?、旁谀蜔岬挠袡C(jī)基板上網(wǎng)印電子回路; ?、圃趶?fù)合基板上形成 BVH; ?、俏⑿‰姌O零部件的印刷黏結(jié); ?、?除 以上用途外,凡是 可 以 用 低溫(2 0 0 ~250 ℃)燒結(jié)而 得 到 高 導(dǎo)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(wǎng) 印 來 實(shí)現(xiàn) 來源:中國印刷化學(xué)品網(wǎng)
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2025/4/15 7:49:33
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