一种导电复合材料及其制备方法、导电线路的制备方法技术

技术编号:12255196 阅读:98 留言:0更新日期:2015-10-28 18:18
本发明专利技术公开了一种导电复合材料及其制备方法、导电线路的制备方法,导电材料包括基质、均匀分散在所述基质中的直径在100纳米到10微米之间的金属颗粒;基质为聚合物树脂,所述金属颗粒为具有三维分形层次结构的金属颗粒。本发明专利技术中用于激光蚀刻的导电材料,由于采用具有三维分形层次结构的微纳米金属颗粒作为导电填料,利用该金属颗粒独特的几何外形,在激光作用下,比常规填料颗粒更易于发生烧蚀,从而可以在低激光功率下实现更加精细的布线效果。且达到同样的导电性,可采用比常规填料颗粒更少量的金属颗粒,从而所需的激光蚀刻能量较少,而且金属颗粒含量较少使得导电浆料内部的结合力以及导电浆料与相配合使用的绝缘基板之间的结合力都大幅度提升。

【技术实现步骤摘要】
一种导电复合材料及其制备方法、导电线路的制备方法
本专利技术涉及激光刻蚀布线工艺中涉及的导电复合材料,特别是涉及一种用于激光刻蚀布线的导电复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着移动电子设备和触控屏产业的迅速发展,在触控屏加工中的激光蚀刻导电浆料市场也发展迅速。传统的丝网印刷导电浆料布线技术最窄线宽通常仅能达到50微米,并且良率低、对工艺控制要求较高。激光刻蚀布线技术是一种新型的高效快速加工技术。激光刻蚀技术利用脉冲激光点光源,沿着预定轨迹进行蚀刻,使待加工的导电银浆瞬间汽化,从而达到除去多余导电银浆,形成电路图形,而周围的温度却不会有大的提升。例如,为了保证窄边框触摸屏的高透性,通常采用聚酯树脂薄膜例如PET作为薄膜模块的基板材料,然后丝网印刷将导电浆料印制在薄膜模块上,再配合激光蚀刻技术加工得到精细的导电浆料线路作为边框引线,得到较传统丝网印刷技术更精细的布线效果。随着智能穿戴、大型智能液晶屏和车载触控的发展,激光蚀刻导电浆料这一高端电子材料产业还将进一步加速扩张,其技术突破已成为电子印刷产业迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:弥补上述现有技术的不足,提出一种用于激光刻蚀布线的导电复合材料及其制备方法,可实现更精细化的布线,该导电复合材料具有更广泛的适用性。本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决:一种用于激光刻蚀布线的导电复合材料,包括基质、均匀分散在所述基质中的直径在100纳米到10微米之间的金属颗粒;所述基质为聚合物树脂,所述金属颗粒为具有三维分形层次结构的金属颗粒。其中,所述金属颗粒的质量分数为30%~80%,所述基质的质量分数为20%~70%。所述金属颗粒为银、铜、锡、金、铂、钯、铝中的一种或者多种的混合。所述聚合物树脂为热固性聚合物树脂或者热塑性聚合物树脂。所述热固性聚合物树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚酯、聚酰亚胺、聚氨酯、聚丙烯酸酯、氰酸酯、聚硅氧烷中的一种或者多种的混合物。所述热塑性聚合物树脂为聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚酰亚胺预聚物中的一种或者多种的混合物。还包括辅料,所述辅料为固化剂、交联剂、流变控制剂或稳定剂中的一种或多种的混合。一种用于激光刻蚀布线的导电复合材料的制备方法,包括以下步骤:准备聚合物树脂作为基质;准备具有三维分形层次结构、直径在100纳米到10微米之间的金属颗粒,将所述金属颗粒均匀分散在所述基质中。其中,所述金属颗粒的质量分数为30%~80%,所述基质的质量分数为20%~70%。一种导电线路的制备方法,包括以下步骤:准备聚合物树脂作为基质;准备具有三维分形层次结构、直径在100纳米到10微米之间的金属颗粒,将所述金属颗粒均匀分散在所述基质中,制得导电材料;将导电材料制成导电浆料,印制在绝缘基板上;采用波长在355纳米~10640纳米范围内且功率在范围内的激光进行激光刻蚀加工,将所述绝缘基板上的导电浆料刻蚀成设定的导电线路;其中,W在0.1瓦~50瓦的范围。本专利技术与现有技术对比的有益效果是:本专利技术的用于激光刻蚀布线的导电复合材料,采用独特的具有三维分形层次结构的金属颗粒作为导电填料,分散在聚合物树脂基质中。由于金属颗粒的三维分形结构,可从熔融剥离总能量以及单点熔断所需能量两个方面降低蚀刻加工所需的激光功率,具体地,如实现同样的蚀刻效果,现有导电浆料蚀刻的激光功率为W(0.1瓦到50瓦之间),而本专利技术的导电材料蚀刻的激光功率则为W的1/8~1/2倍。在低功率下进行激光蚀刻加工,激光光束尺寸可相应减少,从而令图形化加工精度提高,实现高分辨更精细化的布线。同时,在较低功率下蚀刻,树脂分散相受到的热冲击较小,可保留较好的机械结合力和更长的寿命。而且较低的激光加工功率能够降低导电浆料对涂覆印刷的绝缘基板的能量传递,减少绝缘基板的热变形,从而导电材料能够与更广泛的绝缘基板配合使用,适用性更广,且绝缘基板热变形少可进一步降低绝缘基板的厚度,更加有利于实现电子材料的轻薄化。【附图说明】图1是本专利技术实施例1的金属颗粒的扫描电子显微镜(SEM)图像;图2是本专利技术实施例1中得到的导电材料的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图像;图3是本专利技术实施例1和对照例的导电材料在激光蚀刻加工后的扫描电子显微镜(SEM)图像;图4是本专利技术实施例1和对照例的导电材料在激光刻蚀加工后的扫描电子显微镜色谱分析(SEM-EDS)图像;图5是本专利技术实施例1的导电材料在激光刻蚀加工后的光学照片;图6是本专利技术实施例1的导电材料在激光刻蚀加工后的局部放大光学照片;图7是本专利技术实施例1的导电材料在激光刻蚀加工后的光学显微镜图像;图8是本专利技术实施例2的导电材料在激光蚀刻加工后的扫描电子显微镜(SEM)图像;图9是本专利技术实施例3的导电材料在激光蚀刻加工后的扫描电子显微镜(SEM)图像;图10是本专利技术实施例1和对照例的导电材料在激光刻蚀加工后导电线路的电阻率随激光功率的变化趋势图。【具体实施方式】下面结合具体实施方式并对照附图对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术的构思是,导电浆料在激光蚀刻过程中的技术改进方向较多,有的方案从激光器角度进行改进,控制改进蚀刻过程,从而改善蚀刻效果。而有的方案从树脂材料方面进行改进,这是因为激光蚀刻后,形成电路图形的导电浆料部分受到热冲击,与配合使用的绝缘基板的机械粘合力变差,容易脱落。因此改善树脂的组分配比,从而改进树脂材料的粘结性。本专利技术的方案则是从金属导电填料的结构设计上进行改进,采用具有三维分形层次结构、直径在100纳米到10微米之间的金属颗粒作为导电填料,从而利用该结构的独特性,从蚀刻的激光功率更低的角度进行改进,解决更精细化布线、更广泛适用的问题。这种颗粒具有独特的分形层次结构,其外围丰富的纳米结构(特征尺寸只有几纳米至几十纳米)易于发生低温烧结,并且在激光作用下迅速烧蚀熔断。具有此类微观结构的金属颗粒以往的应用多集中在电化学催化中催化剂,以及增强拉曼散射的光学检测材料方面,本专利技术则将其创新性地应用在激光蚀刻的导电浆料中,从而实现低功率激光蚀刻,进而获得系列技术优势。本具体实施方式中提供一种用于激光刻蚀布线的导电复合材料,包括基质、均匀分散在所述基质中的直径在100纳米到10微米之间的金属颗粒;所述基质为聚合物树脂,所述金属颗粒为具有三维分形层次结构的金属颗粒。三维分形结构是指枝晶在一级分形结构基础上生长二级分形结构,二级分形结构上进而生长三级分形结构,即是三维枝晶结构。上述导电材料,由于金属颗粒的三维分形结构,一方面,三维层次结构的金属填料具有较高的三维比表面积,导电填料之间相互接触导通时,填料实际占用的体积比球形或者片状的金属填料小很多,获得导电性能相当的导电材料时需要的金属颗粒的量较少,从而所需要的剥离能量少,可使用较少能量的激光进行蚀刻熔融收缩,形成开路效果;另一方面,三维分形层次结构的金属填料烧结熔融的原理是,在激光热作用下发生收缩,实现触点分离从而隔断绝缘,不需要像球形或者片状金属颗粒那样将整个金属颗粒熔融汽化掉,因此隔断所需的能量也较少。因此,从熔融剥离总能量以及单点熔断所需能量两个方面降低蚀刻加工所需的激光功率。经验证,如达到相同蚀刻效果时,常规导电浆料进行激光蚀刻时的功率值为W,在0.1瓦~50瓦的范围,本文档来自技高网...
一种导电复合材料及其制备方法、导电线路的制备方法

【技术保护点】
一种用于激光刻蚀布线的导电复合材料,其特征在于:包括基质、均匀分散在所述基质中的直径在100纳米到10微米之间的金属颗粒;所述基质为聚合物树脂,所述金属颗粒为具有三维分形层次结构的金属颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种导电线路的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:准备聚合物树脂作为基质;准备具有三维分形层次结构、直径在100纳米到10微米之间的金属颗粒,将所述金属颗粒均匀分散在所述基质中,制得导电材料;将导电材料制成导电浆料,印制在绝缘基板上;采用波长在355纳米~10640纳米范围内且功率在范围内的激光进行激光刻蚀加工,使得三维分形层次结构的金属颗粒在激光热作用下发生收缩实现触点分离,将所述绝缘基板上的导电浆料刻蚀成设定的导电线路;其中,W在0.1瓦~50瓦的范围。2.根据权利要求1所述的导电线路的制备方法,其特征在于:所述金属颗粒的质量分数为30%~80%,所述基质的质量分数为20%~70%。3.根据权利要求1所述的导电线路的制备方法,其特征在于:所述金属颗粒为银、铜、锡、金、铂、钯、铝...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨诚崔晓亚张哲旭
申请(专利权)人:清华大学深圳研究生院
类型:发明
国别省市:广东;44

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