一种取代贵金属的印刷电路用催化油墨制造技术

一种取代贵金属的印刷电路用催化油墨，其特征在于：主要由功能材料10~90%、有机载体2~18%和有机溶剂8~72%组成，其中，功能材料由金属或/和金属氧化物粉末构成，金属选择铁、镍、铝、锌四种金属之一，或者铁、镍、铝、锌、铜五种金属中至少两种金属按任意重量比例的混合物；金属氧化物选择氧化亚铁或/和氧化亚铜。本发明专利技术可以采用丝网印刷、凹板印刷等传统印刷方式制作在缘绝基材上，然后放入置换反应溶液中进行置换反应从而形成导体印刷电路。其特点是：1、油墨不含银、金等贵金属，大大降低了相关产品的制造成本；2、使用方法简单；3、制作的印刷电路可靠，导电性能好，应用广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制作印刷电路用的新型油墨，特别涉及一种可以取代贵金属的印刷电路用催化油墨。该催化油墨取代了传统含银、金、钼、钯等贵金属油墨，可以通过丝网印刷、 凹板印刷等传统印刷方式以及使用喷涂、粉刷的方式在缘绝基材上制作各种低成本的印刷电路。
技术介绍
目前，印刷电路在薄膜开关、电子标签、触摸屏、印刷线路板、柔性电路板等产品或零部件中大量应用。通常印刷电路的制作方法是把导电油墨(或称导电浆料)通过丝网印刷、凹板印刷等传统印刷方式印刷到缘绝基材上，然后再通过中、低温进行固化，从而在缘绝基材上形成了印刷电路。但是上述使用的导电油墨中都含有银、金、钼、钯等贵金属粉末，从而造成这种导电油墨价格昂贵，大大提高了制成品的成本。而用贱金属铜、镍取代银、 金等贵金属，由于容易氧化的原因，在加工过程中会在其表面形成氧化物层，从而造成不导电。而碳由于导电率低，不能满足低电阻率电路的要求。所以这是目前所有中、低温固化导电油墨都含有银粉等贵金属粉末的真正原因。比如美国Advanced Products, Inc公司生产的导电油墨在有机载体中加入50 70%重量的银粉，制成的导电油墨用来制作薄膜开关 (见美国专利US5200264);美国杜邦公司的J. R. Dorfman把银粉充分分散于含有氯醋树酯的载体中，生产低电阻率的电路用电子标签的天线(见美国专利US7857998B2)。但这些专利技术均不可避免的使用了昂贵的银粉，由此造成其产品成本大大增加。因此如何开发由贱金属构成的导电油墨是本领域技术人员研究的课题。
技术实现思路
本专利技术提供一种取代贵金属的印刷电路用催化油墨，其目的是要开发一种由贱金属构成的导电油墨，以降低相关产品的制造成本。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种取代贵金属的印刷电路用催化油墨，该催化油墨包含下列组份及其重量百分含量(I)功能材料10 90%所述功能材料由金属，或者金属氧化物，或者金属和金属氧化物按任意重量比例混合构成，功能材料的颗粒直径在30纳米 25微米范围；所述金属选择铁、镍、铝、锌四种金属之一，或者铁、镍、铝、锌、铜五种金属中至少两种金属按任意重量比例的混合物；所述金属氧化物选择氧化亚铁或氧化亚铜，或者氧化亚铁和氧化亚铜按任意重量比例的混合物；(2)有机载体2 18%所述有机载体由下列高分子聚合物中的一种或者两种以上按任意重量比例混合构成聚氨酯；聚碳酸酯；聚氯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯；苯氧树脂；聚酯；乙烯共聚物；以上有机载体中，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或丙烯酸树脂；以上有机载体中，所述乙烯共聚物由两种或两种以上含有乙烯基的单体共聚而成的聚合物，所述含有乙烯基的单体有醋酸乙烯酯、乙烯醇、氯乙烯、偏二氯乙烯、苯乙烯、 丙烯腈、羟烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯以及2-乙基丙烯酸己酯；(3)有机溶剂8 72%所述有机溶剂选择下列醚类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂和醇类溶剂中的一种溶剂， 或者两种以上溶剂按任意重量比例的混合物醚类溶剂有二乙二醇乙醚；丙二醇甲醚；二丙二醇甲醚；二丙二醇丙醚；丙二醇丙醚；丙二醇丁醚；二丙二醇丁醚；三丙二醇丁醚；丙二醇苯醚；二丙二醇二甲醚；酯类溶剂有乙酸乙酯；丁基卡必醇醋酸酯；丙二醇甲醚醋酸酯；二丙二醇甲醚醋酸酯；丙二醇二醋酸酯；醋酸戊酯混合物；醋酸正丁酯；醋酸异丁酯；醋酸正丙酯；醋酸异丙酯；丙酸正丁酯；3-乙氧基丙酸乙酯；邻苯二甲酸二丁酯；丙酸正戊酯；丙酸正丙酯；二元酸酯；酮类溶剂有丙酮；丁酮；醇类溶剂有α -或β -松油醇；丁基卡必醇；己二醇；戊醇混合物；正丁醇；异丁醇；异丙醇；二异丁基甲醇；甲基异丁基甲醇；2-甲基丁醇；正戊醇；正丙醇；三甲基壬醇。上述技术方案中的有关内容解释如下I.上述方案中，所述“印刷电路”是指采用油墨并通过丝网印刷、凹板印刷等传统印刷方式以及使用喷涂、粉刷的方式在缘绝基材上制作的各种导电电路。2.上述方案中，各组份较佳的含量范围是所述功能材料的含量为40 80% ;所述有机载体的含量为3 15% ;所述有机溶剂的含量为16 48%。各组份最佳的含量范围是所述功能材料的含量为50 75% ;所述有机载体的含量为5 10% ;所述有机溶剂的含量为20 40%。3.上述方案中，功能材料、有机载体和有机溶剂是本专利技术催化油墨实现其目的所必不可少的关键组份，除此而外，为了进一步改善和提高效果还可以添加一些助剂。所述助剂包含有分散剂O. 2 I. 5% ;还原剂I 5% ;触变剂O. 2 2% ;流平剂O. 2 2%等等。其中，分散剂的作用是帮助功能材料分散均匀，分散剂采用阳离子型、阴离子型、非离子型和两性型中的一种，其中，阳离子型有聚乙烯亚胺、双十八烷基双甲基氯化铵或者咪唑啉季铵盐；阴离子型为大豆卵磷脂；非离子型为脂肪醇聚氧乙烯醚；两性型为椰油基磺丙基甜菜碱。还原剂采用葡萄糖、甲醛、次亚磷酸钠、硼烷类物质和水合肼中的至少一种。触变剂采用纳米碳粉、纳米二氧化硅或者有机膨润土。本专利技术工作原理是本专利技术催化油墨与现有导电油墨形成印刷电路的原理完全不同。现有导电油墨本身具有导电性，使用时只要通过丝网印刷、凹板印刷等传统印刷方式印刷到缘绝基材上，然后再通过加热固化直接在缘绝基材上形成印刷电路。而本专利技术催化油墨本身不具有导电性，电阻率P >2Χ108Ω ·_，使用时先要通过丝网印刷、凹板印刷等传统印刷方式或者使用喷涂、粉刷的方式在缘绝基材上制作油墨线路，然后通过加温使油墨线路干燥，最后将带油墨线路的缘绝基材放入置换反应溶液中进行化学镀，从而形成导体印刷电路。所谓化学镀实际上是使油墨中的金属或金属氧化物与置换反应溶液中的金属离子进行置换反应，金属原子紧密地附着于油墨线路表面，从而在油墨线路基础上形成导体电路。其作用机理是用氧化还原电位低的金属或金属氧化物来还原氧化还原电位高的金属或金属氧化物。比如，催化油墨中含有铁，置换反应溶液可以采用硫酸铜，其置换反应式为Fe (催化油墨)+Cu2+(硫酸铜)一Fe2+/3+(反应后溶液)+Cu(析出铜)在本专利技术中，催化油墨中含有的金属或金属氧化物与可使用的置换反应溶液种类的关系如下表I :表I :权利要求1. 一种取代贵金属的印刷电路用催化油墨，其特征在于该催化油墨包含下列组份及 其重量百分含量:(1)功能材料10 90%所述功能材料由金属，或者金属氧化物，或者金属和金属氧化物按任意重量比例混合 构成，功能材料的颗粒直径在30纳米 25微米范围；所述金属选择铁、镍、铝、锌四种金属之一，或者铁、镍、铝、锌、铜五种金属中至少两种 金属按任意重量比例的混合物；所述金属氧化物选择氧化亚铁或氧化亚铜，或者氧化亚铁和氧化亚铜按任意重量比例 的混合物；(2)有机载体2 18%所述有机载体由下列高分子聚合物中的一种或者两种以上按任意重量比例混合构成聚氨酯；聚碳酸酯；聚氯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯；苯氧树脂；聚酯；乙烯共聚物；以上有机载体中，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲 酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或丙烯酸树脂；以上有机载体中，所述乙烯共聚物由两种或两种以上含有乙烯基的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯波，
申请(专利权)人：苏州晶讯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：