银基无颗粒型导电墨水的制备、表征与其成膜分析

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1、第一章文献综述第一章文献综述印制电子（PrintedElectronics）技术是一项采用印刷手段，将功能性材料墨水印制成电子产品的新兴技术，它是微电子技术的重要革新。这个崭新的技[1]术术语从2003年开始流行。与传统电子产品制造方法相比，印制电子技术在大面积、柔性化、透明化、低成本及绿色环保等方面，具有无可比拟的优势。印制电子技术发展较快的美国、欧洲、日本及韩国等国，高度重视印制电子产业的发展，纷纷布局各自的发展战略，加大投入力度。据Nanomarkets、IDTechEx等咨询公司预测，2020年全球印制电子产品的市场销售额将达到600亿美元，其中

2、发展机会最大的是可印制电子标签（RadioFrequencyIdentification,RFID）和平板显示器两大领域。随着印制电子技术的高速增长，越来越多的公司和研发机构开始涉足该领域。德国PolyIC公司主要研制聚合物电子标签，并率先研制成功了印制有机晶体管电子标签。印制有该电子标签的门票作为了2007年9月在德国法兰克福举行的“第五届有机电子会议”的入场券，其可靠性和方便性得到了参会者的一致好评，这也是印制电子技术实用化的里程碑事件。Kovio公司研制成功了半导体RFID标签，PolymerVision公司的柔性显示器技术使便携设备的显示器的面积

3、增大很多，在实际应用中非常方便。全球领先的嵌入式电源解决方案供应商美国索力克（Solicore）公司的首席执行官DavidB.Corey说：“我们相信在一体化电子产品的生产过程中使用印刷技术能彻底改变行业的经济面貌。”图1-1显示出全球印制电子产业呈现了快速增长的趋势。[2]图1-1印制电子产业全球成长形势预测Fig.1-1Forecastofglobalgrowthsituationoftheprintedelectronics1第一章文献综述1.1印制电子的应用领域印制电子产品主要采用喷墨印刷、丝网印刷、柔版印刷、凹版印刷、凸版印刷、胶版印刷、喷涂和

4、纳米压印等八大印制工艺进行生产。一般来讲，丝网印刷、柔版印刷、凹版印刷等印刷方式具有分辨率高、墨层厚实、印刷速度快等优点，适合进行高速度、大批量电子产品的生产，它们在诸如印刷电路板(PrintedCircuitBoard,PCB)、RFID标签天线、太阳能电池等制造领域已获得了广泛应用。但是作为有版印刷，每更换印刷图案都需要重新制版，因此这些传统的印刷方式也仅仅适用于生产图案单一的功能膜。另外，墨水转移的不稳定性一直是这些印刷方式的永恒课题，如何使已实现微细化的印刷版长期保持稳定性也是目前亟待解决的问题。相比之下，喷墨印刷是一种无接触、无压力、无印版的印

5、刷方式，作为一种数字技术可经计算机控制直接将墨水转移到基材上，即使图形变换再频繁也可以轻松实现，更重要的是喷墨印刷可以真正实现墨水原料的零浪费。目前，工业使用的喷墨设备能将1微微升的液滴喷射到基材所要求的位置上，但是这个液体在基材上至少会变成35μm左右的点，无法企及7μm左右的胶版印刷的最小网点及1μm左右的银盐像素，所以使用喷墨印刷设备目前无法生产分辨率要求较高的图案。同时，由于喷墨技术对墨水粘度的要求，适用于该技术的导电墨水的固含量较低，因此难以得到较厚的功能膜，在导电性上也就逊色于传统印刷方式得到的功能膜。总之，在未来的印制电子产品制造领域，各种

6、印刷方式将发挥各自优势，相互补充，长期共存。1.1.1印制电路板(PCB)印制电路板简单的说就是置有集成电路和其他电子组件的薄板。它几乎会出现在每一种电子设备当中，在电子行业中发挥着非常重要的作用。目前，印制电路板的生产主要采用铜箔蚀刻法，也称减成法。该技术方法的雏形可以追溯到1888年，Baynes发表的一篇关于用酸液腐蚀得到美术画的专[3]利。如图1-2A所示：首先，将铜箔层压在基板上，形成覆铜箔基板；然后，进行表面清洁处理，再在覆铜箔基板上涂布光敏抗蚀剂；之后，进行曝光、显影形成抗蚀线路；继而，进入蚀刻工艺，也就是将非图文部分的铜箔经腐蚀去掉；最后

7、，还要剥离剩余的抗蚀剂。若是双面或多层PCB不仅要重复上述多道工序，还要进行孔金属化与电镀，实现层间电路互连。因此，其制造过程复杂，生产工序繁多，材料消耗量大，尤其是会产生大量的废液，给环境带来了[4]极大的压力。同时，电子设备正朝着多功能、小型、环保和低成本方向发展，这就相应要求为其配套的PCB也要朝着高密度、环保型和低成本的趋势发2第一章文献综述展，传统的PCB工艺和产品显然难以达到这种要求。目前PCB产业正在兴起一项新技术，即印制电子技术(PrintedElectronics)或印制电子电路技术(PEC:PrintedElectronicCircu

8、it)，也称为加成法工艺技术。此项革命性的新技术起源于[3]欧美国家，目前在国内