相變油墨組合物以及由該組合物形成的導(dǎo)電圖案的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種相變油墨組合物，包含：金屬納米粒子；分散劑，該分散劑使所述金屬納米粒子穩(wěn)定地分散和排布在相變油墨組合物中；以及溶劑，在該溶劑中混合有所述金屬納米粒子和所述分散劑，并且該溶劑含有至少兩種含硫化合物，其中，所述相變油墨組合物的熔化溫度在60℃至90℃的范圍內(nèi)。
【專利說明】相變油墨組合物以及由該組合物形成的導(dǎo)電圖案
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種相變油墨組合物以及使用該組合物形成的導(dǎo)電圖案，更具體而言，本發(fā)明涉及一種相變油墨組合物以及使用該組合物形成的導(dǎo)電圖案，所述相變油墨組合物具有60°c至90°C的較低熔化溫度，因而能夠使用典型的噴墨頭。
【背景技術(shù)】
[0002]利用光刻工藝的光刻成像已被廣泛用作形成導(dǎo)電圖案的常規(guī)方法。然而，光刻成像具有復(fù)雜的工藝步驟而導(dǎo)致成本相對(duì)較高，可排放在曝光和蝕刻過程中形成的有害氣體和廢水，導(dǎo)致環(huán)境污染。因此，對(duì)于低成本、環(huán)境友好的圖案形成方法一直在進(jìn)行研究，在這些方法中，一個(gè)代表性的實(shí)例是噴墨打印法。
[0003]由于噴墨打印法是將需要的圖案直接轉(zhuǎn)移到基板上的方法，因此該方法具有簡(jiǎn)單的工藝步驟，便于進(jìn)行大規(guī)模打印，縮短加工時(shí)間并節(jié)約制造成本。而且，由于噴墨打印法不需要曝光工序和蝕刻工序，與現(xiàn)有的光刻成像法不同，因此是不排放環(huán)境污染物的環(huán)境友好的圖案形成方法。
[0004]為了利用噴墨打印法形成導(dǎo)電圖案，需要能夠形成導(dǎo)電線的低粘度導(dǎo)電油墨，為此，使用導(dǎo)電金屬納米粒子作為用于油墨組合物的材料。
[0005]然而，在將金屬納米粒子用作油墨組合物材料的情況下，金屬的比重高于有機(jī)溶劑，使得金屬納米粒子可以發(fā)生沉降而造成儲(chǔ)存穩(wěn)定性變差。
[0006]降低金屬納米粒子的尺寸通過布朗運(yùn)動(dòng)可有效降低金屬納米粒子的沉降速度，但這不是根本的解決方法。還有連續(xù)使用攪拌器以防止金屬納米粒子沉降的方法，但是，由于該方法需要攪拌器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此可能導(dǎo)致成本增加。
[0007]提高油墨的粘度可以降低金屬納米粒子的沉降速度，進(jìn)一步通過使油墨固化，還可以完全阻止金屬納米粒子的沉降。因此，已經(jīng)開始對(duì)室溫下為固態(tài)而在噴墨裝置所允許的溫度升高范圍內(nèi)為液態(tài)，并且在噴射溫度下保持粘度不超過20cP的油墨組合物進(jìn)行研究。
[0008]因此，已經(jīng)開發(fā)出一種以蠟組分作為主要組分的含有相變油墨的油墨組合物，該油墨組合物的熔化溫度超過90°C。為了滿足該油墨組合物的熔化溫度，考慮到噴墨頭的溫度容限，噴墨頭的溫度應(yīng)當(dāng)保持不低于100°C ;然而，這種高于90°C的溫度已經(jīng)是大多數(shù)噴墨頭的溫度容限。因此，該相變油墨僅用于專門設(shè)計(jì)的噴墨頭。而且，作為該油墨組合物主要組分的蠟組分大多是非極性的，不溶于水，只能溶解在非極性溶劑中。因此，在將普通油墨中使用的極性添加劑加入該油墨組合物中的情況下，可能無法對(duì)極性添加劑很好地進(jìn)行混合，從而可能造成相分離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]技術(shù)問題
[0010]本發(fā)明的一方面提供一種相變油墨組合物以及使用該組合物形成的導(dǎo)電圖案，所述相變油墨組合物能夠使用現(xiàn)有相變油墨所不能使用的典型噴墨頭，并且能夠使用具有極性分子結(jié)構(gòu)的添加劑。
[0011]技術(shù)方案
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種相變油墨組合物，包含:金屬納米粒子，分散劑，和含有至少兩種含硫化合物的溶劑，其中，所述相變油墨組合物的熔化溫度在60°C至90°C的范圍內(nèi)。
[0013]所述相變油墨組合物可以包含20重量份至70重量份的所述金屬納米粒子，I重量份至10重量份的所述分散劑，和20重量份至79重量份的所述溶劑。
[0014]所述金屬納米粒子的表面可以被所述分散劑覆蓋。
[0015]所述含硫化合物可以是含有砜基的化合物。
[0016]所述溶劑可以是熔點(diǎn)在80°C至200°C范圍內(nèi)的第一溶劑和熔點(diǎn)在O至40°C范圍內(nèi)的第二溶劑的混合物。
[0017]所述第一溶劑可以是二甲基砜，所述第二溶劑可以是環(huán)丁砜，且所述第一溶劑與所述第二溶劑的混合比例優(yōu)選為1: 0.75至1: 1.5。
[0018]所述金屬納米粒子可以包括選自金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鉬(Pt)、錫(Sn)、鉻(Cr)、鈀(Pd)、鈷(Co)、鈦(Ti)、鑰(Mo)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鎢(W)和鋁(Al)中的至少一種。
[0019]所述相變油墨組合物在60°C至90°C的熔化溫度范圍內(nèi)的粘度可以在Icp至20cp的范圍內(nèi)。
`[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種導(dǎo)電圖案，其使用上述相變油墨組合物形成。
[0021]另外，解決上述問題的方法沒有列出本發(fā)明的全部特征。本發(fā)明的進(jìn)一步的特征、優(yōu)點(diǎn)和效果將由下面參照附圖對(duì)示例性實(shí)施方案進(jìn)行的描述而變得顯而易見。
[0022]有益效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明的相變油墨組合物，由于所述油墨組合物的熔化溫度可以調(diào)節(jié)到典型噴墨頭的溫度容限范圍內(nèi)，并且可以使用極性添加劑，因此該油墨組合物在產(chǎn)品開發(fā)或質(zhì)量控制方面表現(xiàn)優(yōu)良；并且，由于該油墨組合物在室溫下保持固態(tài)，因此可以防止金屬納米粒子沉降，從而提高儲(chǔ)存穩(wěn)定性。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下文中，將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方案。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)施，而不應(yīng)解釋為局限于本文中所闡述的實(shí)施方案。更確切地說，提供這些實(shí)施方案將使得本公開的內(nèi)容全面和完整，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0025]本發(fā)明的相變油墨組合物的特征在于包含:1)金屬納米粒子；2)分散劑，所述分散劑使所述金屬納米粒子穩(wěn)定地分散和排布在相變油墨組合物中；和3)溶劑，所述溶劑中混合有所述金屬納米粒子和所述分散劑，并包含至少兩種含硫化合物，其中，所述相變油墨組合物的熔化溫度在60°C至90°C的范圍內(nèi)。
[0026]并且，所述相變油墨組合物的熔化溫度可以在65°C至75°C或65°C至70°C的范圍內(nèi)。
[0027]同時(shí)，本發(fā)明說明書中的相變油墨組合物在20°C至27°C的例如室溫的溫度范圍內(nèi)為沒有物質(zhì)流動(dòng)的固態(tài)。然而，如果該油墨組合物受熱，則在60°C至90°C的溫度范圍內(nèi)該油墨組合物由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)。具體而言，該油墨組合物在噴射溫度下以液態(tài)存在。
[0028]更具體而言，本發(fā)明的油墨組合物優(yōu)選包含:1)20重量份至70重量份的金屬納米粒子，2) I重量份至10重量份的分散劑，和3)20重量份至79重量份的溶劑。
[0029]同時(shí)，所述溶劑可以是極性溶劑。由于在相關(guān)領(lǐng)域中使用的相變油墨使用非極性的蠟作為主要組分，因此使用非極性溶劑作為溶劑。使用非極性溶劑可能不允許使用極性添加劑。同時(shí)，通過使用極性溶劑作為溶劑，本發(fā)明可以使用在常規(guī)油墨組合物中使用的極性添加劑。
[0030]例如，所述含硫化合物可以是含有砜基的化合物。換句話說，本發(fā)明的油墨組合物可以是包含如下組分的組合物:1)金屬納米粒子；2)分散劑，所述分散劑使所述金屬納米粒子穩(wěn)定地分散和排布在相變油墨組合物中；和3)溶劑，所述溶劑中混合有所述金屬納米粒子和所述分散劑，并包含至少兩種含砜基的化合物，其中，所述相變油墨組合物的熔化溫度在60°C至90°C的范圍內(nèi)。
[0031]所述溶劑還可以包含熔點(diǎn)在80°C至200°C范圍內(nèi)的第一溶劑和熔點(diǎn)在O至40°C范圍內(nèi)的第二溶劑。具體而言，所述溶劑可以是熔點(diǎn)為80°C至200°C的第一溶劑和熔點(diǎn)為O至40°C的第二溶劑的混合物。
[0032]所述第一溶劑可以是甲基苯基砜(熔點(diǎn)為85°C )、二苯基砜(熔點(diǎn)為123°C )、二甲基砜(熔點(diǎn)為109°C )、4，4’_ 二氯二苯基砜(熔點(diǎn)為143°C )、二對(duì)甲苯基砜(熔點(diǎn)為160°C )、或4-氨基苯基砜(熔點(diǎn)為175°C )，但并不局限于此。另外，所述第二溶劑可以是環(huán)丁砜(熔點(diǎn)為27.5°C)。
[0033]具體而言，所述第一溶劑可以是二甲基砜，所述第二溶劑可以是環(huán)丁砜。更具體而言，所述溶劑可以是二甲基砜和環(huán)丁砜的混合物。二甲基砜為極性溶劑，在室溫下為固體，且在二甲基砜中所含的硫原子和氧原子表現(xiàn)出較強(qiáng)的極性。因此，在使用二甲基砜作為溶劑的情況下，可以制備含有極性添`加劑的油墨。并且，由于二甲基砜的熔點(diǎn)為109°C，因此在室溫下二甲基砜可以保持固態(tài)；然而，二甲基砜的熔點(diǎn)高于90°C，而90°C是常規(guī)噴墨頭的溫度容限范圍的最高點(diǎn)。因此，本發(fā)明通過混合環(huán)丁砜這種與二甲基砜相容性較好且熔點(diǎn)較低的極性溶劑而使得相變油墨組合物的熔化溫度可控。
[0034]此時(shí)，所述第一溶劑與第二溶劑的混合比例優(yōu)選在1:0.75至1:1.5的范圍內(nèi)，例如，二甲基砜與環(huán)丁砜的混合比例可以在1:0.75至1:1.5的范圍內(nèi)。通過提高第二溶劑的含量可以將熔化溫度控制為較低的溫度。然而，應(yīng)當(dāng)注意如果第二溶劑的混合用量少于第一溶劑用量的0.75倍，則所制備的相變油墨組合物的熔化溫度變得高于90°C，使其難以使用典型的噴墨頭；而如果第二溶劑的混合用量多于第一溶劑用量的1.5倍，則相變油墨組合物的熔化溫度變得低于60°C，從而在油墨噴射后可能發(fā)生噴射的油墨不能快速固化并擴(kuò)散的現(xiàn)象。
[0035]因此，可以按照所使用的噴墨頭的類型來控制相變油墨組合物的熔化溫度。例如，在使用Dimatix Inc.的DMC-11610/DMC-11601噴墨頭的情況下，可以將熔化溫度控制到最高70°C;而在使用Dimatix Nova噴墨頭的情況下，可以將熔化溫度控制到最高90°C。其它公司或型號(hào)的噴墨頭中可用的最高溫度由制造商予以說明，通常在60°C至90°C的范圍內(nèi)。
[0036]此外，本發(fā)明的相變油墨組合物在上述熔化溫度范圍內(nèi)的粘度優(yōu)選在Icp至20cp的范圍內(nèi)。就油墨的穩(wěn)定噴射和噴墨設(shè)備的平順運(yùn)行而言，所述相變油墨組合物在使用溫度下的粘度優(yōu)選在上述范圍內(nèi)。
[0037]同時(shí)，基于100重量份的所述相變油墨組合物，所述溶劑的提供量為20重量份至79重量份。溶劑的提供量?jī)?yōu)選為20重量份至70重量份或50重量份至79重量份，更優(yōu)選為60重量份至75重量份。此時(shí),如果溶劑的量少于20重量份，則相變油墨組合物中金屬納米粒子的比例過高，使得該相變油墨組合物在不低于其熔化溫度的溫度下不顯示出適于進(jìn)行噴射的粘度；而如果溶劑的量多于79重量份，則相變油墨組合物中金屬納米粒子的比例過低，使得所形成圖案的傳導(dǎo)性下降。
[0038]再者，所述金屬納米粒子I)的平均直徑可以在2nm至500nm的范圍內(nèi)。
[0039]所述金屬納米粒子可以包括，例如，選自金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鉬(Pt)、錫(Sn)、鉻(Cr)、鈕(Pd)、鈷(Co)、鈦(Ti)、鑰(Mo)、鐵(Fe)、猛(Mn)、鶴(W)和鋁(Al)中的至少一種。所述金屬納米粒子可以是金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鉬(Pt)、錫(Sn)、鉻(Cr)、鈕(Pd)、鈷(Co)、鈦(Ti)、鑰(Mo)、鐵(Fe)、猛(Mn)、鶴(W)或鋁(Al)的純金屬本身或其合金，但并不局限于此。
[0040]基于100重量份的所述相變油墨組合物，所述金屬納米粒子的提供量為20重量份至70重量份。金屬納米粒子的提供量?jī)?yōu)選為20重量份至50重量份或40重量份至70重量份，更優(yōu)選為25重量份至35重量份。此時(shí)，如果金屬納米粒子的量少于20重量份，則油墨的電導(dǎo)性不足；而如果金屬納米粒子的量多于70重量份，則使金屬納米粒子變得難于分
散。
[0041]同時(shí)，可以將聚合物覆蓋層引至所述金屬納米粒子的表面以保持在溶劑中的分散性，然后可以將該具有所引入的聚合物覆蓋層的金屬納米粒子分散在溶劑中。例如，采用現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)(例如Dongjo Kim et al., Nanotechnologyl7:4019-4024)中所公開的多兀醇合成法，可以制備出被聚合物覆蓋的銀納米粒子。
[0042]同時(shí)，所述相變油墨組合物包含分散劑2)，以使得金屬納米粒子穩(wěn)定地分散和排布在溶劑中。所述分散劑可以是選自聚乙烯吡咯烷酮和如下分散劑中的至少一種，例如，購(gòu)自 BYK Inc.的 disperBYK、disperBYK-101、102、103、106、107、108、109、110、lll、112、115、116、130、140、142、145、160、161、162、163、164、166、167、168、169、170、171、174、180、181、182、183、184、185、187、190、191、192、193、194、198、199、2000、2001、2008、2009、2010、2012、2015、2020、2022、2025、2050、2059、2070、2090、2095、2096、2117、2118、2150、2151、2155、2163、2164、BYKJET-9130、9131、9132、9133、9150、9170，購(gòu)自 Evonic Inc.的 Tego Dispers741W、750W、755W、650、652、653、656、670、685，購(gòu)自 Lubrizol Inc.的Solspersel1200、12000、13240、13300、13500、13650、13940、16000、17000、17940、18000、19000、19200、20000、21000、22000、24000、26000、27000、28000、30000、32000、32500、32600、34750、35000、35100、35200、36000、36600、37500、38500、39000、40000、41000、41090、43000、44000、46000、47000、50000、53095、54000、71000、76500、8000、8100、8200、9000、RM50、X300，以及由其它公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。作為所述分散劑，優(yōu)選聚乙烯吡咯烷酮。然而，上述其它市售分散劑或未提及的分散劑或潤(rùn)濕劑可以表現(xiàn)出與聚乙烯吡咯烷酮類似的作用，因此，本發(fā)明并不限制分散劑的種類。
[0043]在本發(fā)明中，金屬納米粒子的表面可以被分散劑覆蓋。通過覆蓋所述金屬納米粒子，可以對(duì)這些金屬納米粒子的晶體生長(zhǎng)進(jìn)行控制。例如，藉由包圍金屬納米粒子特定晶面的分散劑作為覆蓋分子，可以達(dá)到防止粒子之間粘結(jié)的效果，同時(shí)控制納米粒子的生長(zhǎng)方向。例如，所述金屬納米粒子的表面可被聚乙烯吡咯烷酮覆蓋，然后，聚乙烯吡咯烷酮可以起到分散劑的作用，同時(shí)用作多元醇合成法中的覆蓋分子。
[0044]所述分散劑2)的含量?jī)?yōu)選為I重量份至10重量份，更優(yōu)選I重量份至7重量份或3重量份至10重量份，最優(yōu)選2重量份至5重量份。此時(shí)，如果分散劑的量少于I重量份，則金屬納米粒子可能無法適當(dāng)分散，而如果分散劑的量多于10重量份，則油墨的粘度過高，以至于難以將油墨組合物噴射成噴墨。
[0045]并且，本 發(fā)明提供了一種使用所述相變油墨組合物形成的導(dǎo)電圖案。所述導(dǎo)電圖案通過如下方法形成:加熱和熔化固態(tài)的相變油墨組合物，將熔化的液態(tài)相變油墨組合物噴射到基板上，以及對(duì)噴射的油墨組合物進(jìn)行加熱。同時(shí)，所述油墨組合物在受熱時(shí)可以熔化而流動(dòng)。但是，由于金屬納米粒子在到達(dá)基板表面時(shí)立即粘住的釘扎現(xiàn)象(pinningphenomenon),因此油墨組合物的熔化對(duì)于金屬納米粒子的影響不大,使用該相變油墨組合物可以形成呈現(xiàn)出優(yōu)異傳導(dǎo)性的精細(xì)圖案。
[0046]此時(shí)，由于噴射的油墨組合物的液滴具有不超過IOOpl的非常小的尺寸，因此這些液滴在滴至基板材料表面上后立即固化，從而抑制了液滴的擴(kuò)散現(xiàn)象，有利于形成精細(xì)的導(dǎo)電圖案。此外，典型的相變油墨的液滴形狀處于使基板材料的表面能與油墨的表面張力達(dá)到平衡狀態(tài)的狀態(tài)下，而本發(fā)明的相變油墨組合物在達(dá)到這種平衡狀態(tài)之前即固化而使其形狀固定，因此基板材料的表面能對(duì)本發(fā)明的油墨組合物的形狀影響不大。因此，本發(fā)明的相變油墨組合物提供了可以省略對(duì)基板材料進(jìn)行精確表面能處理的優(yōu)異效果。
[0047]同時(shí)，由于由相關(guān)領(lǐng)域的油墨組合物形成的導(dǎo)電圖案的線寬隨基板材料的表面能變化極大，甚至可能擴(kuò)散至線寬為油墨噴嘴有效直徑的4倍，因此不利于實(shí)現(xiàn)精細(xì)的導(dǎo)電圖案；而由本發(fā)明的相變油墨組合物形成的導(dǎo)電圖案具有由相當(dāng)固定的線寬所形成的精細(xì)導(dǎo)電圖案，該線寬為油墨噴嘴有效直徑的1.5至2倍。
[0048]同時(shí)，本發(fā)明提供一種制備包含金屬納米粒子、分散劑和含有至少兩種含硫化合物的溶劑的相變油墨組合物的方法，其中，所述相變油墨組合物的熔化溫度在60°C至90°C的范圍內(nèi)。
[0049]所述相變油墨組合物，例如，可以通過混合金屬納米粒子、分散劑和含有至少兩種含硫化合物的溶劑的方法來制備，此時(shí)，所述含有至少兩種含硫化合物的溶劑可以是第一溶劑和第二溶劑的混合物。
[0050]同時(shí)，在本發(fā)明中，可以同時(shí)對(duì)金屬納米粒子、分散劑和含有至少兩種含硫化合物的溶劑進(jìn)行混合，或者可以在將金屬納米粒子和分散劑與有機(jī)溶劑混合制成金屬納米粒子分散體后，將含有至少兩種含硫化合物的溶劑與該分散體進(jìn)行混合。更具體而言，本發(fā)明的相變油墨組合物可以通過如下方法制備:首先，將金屬納米粒子和分散劑在有機(jī)溶劑中混合之后，混合含有至少兩種含硫化合物的溶劑(即第一溶劑和第二溶劑)；其次，然后利用多元醇合成法，用所述分散劑覆蓋所述金屬納米粒子的表面。
[0051]此時(shí)，由于在制備分散體或覆蓋步驟中所使用的有機(jī)溶劑必須在混合第一溶劑后去除，因此優(yōu)選使用沸點(diǎn)低于第一溶劑沸點(diǎn)的溶劑。此時(shí)，對(duì)于有機(jī)溶劑的去除可以通過蒸發(fā)或離心工藝等來進(jìn)行。[0052]具體而言，本發(fā)明提供了一種制備上述相變油墨組合物的方法，包括:通過混合金屬納米粒子、分散劑、第一溶劑和沸點(diǎn)低于所述第一溶劑沸點(diǎn)的溶劑來制備組合物；蒸發(fā)沸點(diǎn)低于所述第一溶劑沸點(diǎn)的溶劑；和將已蒸發(fā)掉沸點(diǎn)低于所述第一溶劑沸點(diǎn)的溶劑的組合物與第二溶劑進(jìn)行混合。
[0053]本發(fā)明還提供了一種制備上述相變油墨組合物的方法，包括:通過混合金屬納米粒子、分散劑和沸點(diǎn)低于第一溶劑沸點(diǎn)的溶劑，制備組合物；通過進(jìn)行離心工藝，制得去除了沸點(diǎn)低于第一溶劑沸點(diǎn)的溶劑的金屬納米粒子和分散劑；和將通過進(jìn)行離心工藝制得的金屬納米粒子和分散劑與第一溶劑和第二溶劑進(jìn)行混合，制備組合物。
[0054]實(shí)施例
[0055]下文中，為了幫助理解本發(fā)明，將提供優(yōu)選的實(shí)施例。然而，提供這些實(shí)施方案以用于更容易地理解本發(fā)明，而不應(yīng)解釋為對(duì)于本文中所述的本發(fā)明范圍的限制。
[0056]1.油墨組合物的制備
[0057]制各例1-El
[0058]將50g的含有50被％覆蓋有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米粒子(利用多元醇合成法合成)的乙二醇(沸點(diǎn)為197°C )溶液與25g 二甲基砜混合，制備混合物，將所制備的混合物放入流通氮?dú)獾臒恐?，并在用磁力棒攪拌的同時(shí)加熱至200°C。此時(shí)，使二甲基砜熔化并與含銀納米粒子的溶液均勻混合。隨著加熱的持續(xù)，乙二醇(其為原本包含于含銀納米粒子的溶液中且沸點(diǎn)較低的溶劑)被蒸發(fā)。持續(xù)加熱I小時(shí)，制得含有約25g銀納米粒子、約25g 二甲基砜和其它材料的組合物。100重量份所制備的油墨組合物由45重量份的吸附有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米粒子、3重量份的聚乙烯吡咯烷酮、和52重量份的二甲基砜組成。該組合物在約100°C固化，且在室溫下為固態(tài)。
[0059]制各例2-E2`
[0060]對(duì)包含覆蓋有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米粒子(利用多元醇合成法合成)的分散體進(jìn)行離心工藝，制得25g銀膏。將所得銀膏與55g環(huán)丁砜混合，制備混合物，然后將所制備的混合物放入流通氮?dú)獾臒恐?，并在用磁力棒攪拌的同時(shí)加熱至150°C。100重量份所制備的油墨組合物由32重量份的銀納米粒子、2重量份的聚乙烯吡咯烷酮、和66重量份的環(huán)丁砜組成。該油墨組合物在約25°C固化，且在室溫下為液態(tài)或半固態(tài)。
[0061]制各例3-E3
[0062]對(duì)包含覆蓋有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米粒子(利用多元醇合成法合成)的分散體進(jìn)行離心工藝，制得25g銀膏。將所得銀膏與55g甲基苯基砜混合，制備混合物，然后將所制備的混合物放入流通氮?dú)獾臒恐校⒃谟么帕Π魯嚢璧耐瑫r(shí)加熱至150°C。所制備的混合物由于銀納米粒子的分散性特性不適宜而不能用作油墨。
[0063]制各例4-E4
[0064]對(duì)包含覆蓋有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米粒子(利用多元醇合成法合成)的分散體進(jìn)行離心工藝，制得50g銀膏。將50g含有丁基卡必醇作為主要溶劑組分的溶液加入所得銀膏中，制備油墨組合物。100重量份所制備的油墨組合物由約45重量份的銀納米粒子、3重量份的聚乙烯吡咯烷酮、和52重量份的丁基卡必醇組成。該組合物在室溫下為液態(tài)。
[0065]制備例5-E5
[0066]對(duì)包含覆蓋有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米粒子(利用多元醇合成法合成)的分散體進(jìn)行離心工藝，制得覆蓋有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米粒子。將石蠟溶液加入50g的含有丁基卡必醇作為主要溶劑組分和50wt%的覆蓋有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米粒子的溶液中，制備油墨組合物。所制備的油墨組合物由25重量份的銀納米粒子、2重量份的聚乙烯吡咯烷酮、23重量份的丁基卡必醇、和50重量份的石蠟組成。該石蠟溶液與含銀納米粒子的溶液沒有均勻混合，當(dāng)將石蠟溶液放入流通氮?dú)獾臒恐?，并在用磁力棒攪拌的同時(shí)加熱至120°C時(shí)，隨著一部分溶劑被蒸發(fā)，使得銀納米粒子沉淀為團(tuán)塊。該油墨組合物由于團(tuán)塊堵塞住油墨噴嘴而被證實(shí)不適于用作油墨。
[0067]制各例6-E6
[0068]將50g的含有50被％覆蓋有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米粒子(利用多元醇合成法合成)的乙二醇(沸點(diǎn)為197°C )溶液與25g 二甲基砜(沸點(diǎn)為238°C )混合，制備混合物，將所制備的混合物放入流通氮?dú)獾臒恐校⒃谟么帕Π魯嚢璧耐瑫r(shí)加熱至200°C。此時(shí)，使二甲基砜熔化并與含銀納米粒子的溶液均勻混合。隨著加熱的持續(xù)，乙二醇(其為原本包含于含銀納米粒子的溶液中且沸點(diǎn)較低的溶劑)被蒸發(fā)。持續(xù)加熱I小時(shí)，制得含有約25g銀納米粒子、約27g 二甲基砜和其它材料的組合物。該組合物在約100°C固化，且在室溫下為固態(tài)。
[0069]將35g環(huán)丁砜加入所制備的組合物中以制備具有較低熔化溫度的油墨組合物，并在120°C下攪拌。100重量份所制備的油墨組合物由28重量份的銀納米粒子、2重量份的聚乙烯吡咯烷酮、30重量份的二甲基砜、和40重量份的環(huán)丁砜組成。上述油墨組合物的熔化溫度為約65°C，且該油墨組合物在室溫下為固態(tài)。
[0070]制各例7-E7
[0071]對(duì)包含覆蓋有聚乙烯吡咯烷酮的銀納米粒子(利用多元醇合成法合成)的分散體進(jìn)行離心工藝，制得25g銀膏。將所得銀膏與15g 二甲基砜和35g環(huán)丁砜混合，制備混合物，然后將所制備的混合物放 入流通氮?dú)獾臒恐?，并在用磁力棒攪拌的同時(shí)加熱至150°C。100重量份所制備的油墨組合物由32重量份的銀納米粒子、2重量份的聚乙烯吡咯烷酮、28重量份的二甲基砜、和38重量份的環(huán)丁砜組成。該組合物在約65°C固化，且在室溫下為固態(tài)。
[0072]2.圖案的形成
[0073]如下所述，使用所制備的油墨組合物，以噴墨法在玻璃基板、硅基板、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和噴墨相紙上形成圖案。此時(shí)，使用Dimatix Inc.的DMP2830印刷頭(下文稱作‘噴墨設(shè)備1’)，其最高溫度為70°C，和在同一公司的20個(gè)產(chǎn)品中專為高溫使用制造的Galaxy256/30HM印刷頭(下文稱作‘噴墨設(shè)備2’)，其最高溫度為130°C ;且所使用的噴墨頭的有效直徑均為22 μ m。
[0074]比較例I
[0075]制備例I中的油墨組合物El不能使用在噴墨設(shè)備I中。然而，藉由噴墨設(shè)備2，使用油墨組合物El形成了圖案。在噴墨設(shè)備2的印刷頭保持在110°C溫度的狀態(tài)下，將El油墨組合物以50 μ m的間距噴射到玻璃基板上，形成金屬線圖案。此時(shí)，所形成的金屬線圖案的線寬為82 μ m。
[0076]比較例2
[0077]將制備例2中的油墨組合物E2注入噴墨設(shè)備I所使用的噴墨頭中。在將噴墨頭的溫度保持在70°C的同時(shí)，將油墨組合物E2以30 μ m的間距噴射到玻璃基板上，形成金屬線圖案。此時(shí)，在將液滴滴到玻璃基板上后，由于沒有迅速固化，因此發(fā)生液滴擴(kuò)散的現(xiàn)象，所形成的金屬線的線寬為81 μ m。
[0078]比較例3
[0079]將制備例4中的油墨組合物E4注入噴墨設(shè)備I所使用的噴墨頭中。在將噴墨頭保持在室溫下的同時(shí)，將油墨組合物E4以30 μ m的間距噴射到玻璃基板上，形成金屬線圖案。此時(shí)，在將液滴滴到玻璃基板上后發(fā)生液滴擴(kuò)散的現(xiàn)象，所形成的金屬線的線寬為85 μ m。
[0080]比較例4
[0081]將制備例4中的油墨組合物E4注入噴墨設(shè)備I所使用的噴墨頭中。在將噴墨頭保持在室溫下的同時(shí)，將油墨組合物E4以30 μ m的間距噴射到噴墨相紙上，形成金屬線圖案。此時(shí)，相紙吸收溶劑而抑制線擴(kuò)散現(xiàn)象，所形成的金屬線的線寬為41 μ m。
[0082]實(shí)施例1
[0083]將制備例6中的油墨組合物E6加熱至75°C，使其變?yōu)橐簯B(tài)，并注入噴墨設(shè)備I所使用的噴墨頭中。在將噴墨頭保持在70°C的同時(shí)，將注入的油墨組合物E6以30 μ m的間距噴射到玻璃基板上，形成金屬線圖案。此時(shí)，所形成的金屬線圖案的線寬為33μπι。
[0084]實(shí)施例2
[0085]將制備例6中的油墨組合物Ε6加熱至75°C，使其變?yōu)橐簯B(tài)，并注入噴墨設(shè)備I所使用的噴墨頭中。在將噴墨頭保持在70°C的同時(shí)，將注入的油墨組合物E6以30 μ m的間距噴射到硅基板上，形成金屬線圖案。此時(shí)，所形成的金屬線圖案的線寬為45μπι。
[0086]實(shí)施例3`[0087]將制備例6中的油墨組合物Ε6加熱至75°C，使其變?yōu)橐簯B(tài)，并注入噴墨設(shè)備I所使用的噴墨頭中。在將噴墨頭保持在70°C的同時(shí)，將注入的油墨組合物E6以30 μ m的間距噴射到噴墨相紙上，形成金屬線圖案。此時(shí)，所形成的金屬線圖案的線寬為32μπι。
[0088]實(shí)施例4
[0089]將制備例6中的油墨組合物Ε6加熱至75°C，使其變?yōu)橐簯B(tài)，并注入噴墨設(shè)備I所使用的噴墨頭中。在將噴墨頭保持在70°C的同時(shí)，將注入的油墨組合物E6以30 μ m的間距噴射到PET膜上，形成金屬線圖案。此時(shí)，所形成的金屬線圖案的線寬為38 μ m。
[0090]實(shí)施例5
[0091]將制備例7中的油墨組合物E7加熱至75°C，使其變?yōu)橐簯B(tài)，并注入噴墨設(shè)備I所使用的噴墨頭中。在將噴墨頭保持在70°C的同時(shí)，將注入的油墨組合物E7以30 μ m的間距噴射到玻璃基板上，形成金屬線圖案。此時(shí)，所形成的金屬線圖案的線寬為34μπι。
[0092]實(shí)施例6
[0093]將制備例7中的油墨組合物Ε7加熱至75°C，使其變?yōu)橐簯B(tài)，并注入噴墨設(shè)備I所使用的噴墨頭中。在將噴墨頭保持在70°C的同時(shí)，將注入的油墨組合物E7以30 μ m的間距噴射到硅基板上，形成金屬線圖案。此時(shí)，所形成的金屬線圖案的線寬為44μπι。
[0094]根據(jù)制備例，將相變油墨組合物的溶劑組分、熔化溫度以及相變油墨組合物在室溫下的狀態(tài)整理于表1中。并且，將使用根據(jù)比較例和實(shí)施例的油墨組合物所形成的圖案的線寬整理于表1中。同時(shí)，在基于約30mm的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由實(shí)施例1至6所制備的圖案呈現(xiàn)出數(shù)十至數(shù)百歐姆的電阻值。[0095][表1]
[0096]
【權(quán)利要求】
1.一種相變油墨組合物，包含: 金屬納米粒子； 分散劑；和 含有至少兩種含硫化合物的溶劑， 其中，所述相變油墨組合物的熔化溫度在60°C至90°C的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨組合物,其中，該相變油墨組合物包含: 20重量份至70重量份的所述金屬納米粒子； 1重量份至10重量份的所述分散劑；和 20重量份至79重量份的所述溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨組合物，其中，所述金屬納米粒子的表面被所述分散劑覆蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨組合物，其中，所述含硫化合物為含有砜基的化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨組合物，其中，所述溶劑是熔點(diǎn)在80V至200°C范圍內(nèi)的第一溶劑和熔點(diǎn)在O至40°C范圍內(nèi)的第二溶劑的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的相變油墨組合物，其中，所述第一溶劑為二甲基砜，所述第二溶劑為環(huán)丁砜。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的相變油墨組合物，其中，所述溶劑被配置成所述第一溶劑與所述第二溶劑的混合比例為1:0.75至1:1.5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨組合物，其中，所述金屬納米粒子包括選自金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鉬(Pt)、錫(Sn)、鉻(Cr)、鈀(Pd)、鈷(Co)、鈦(Ti)、鑰(Mo)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鎢(W)和鋁(Al)中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨組合物，其中，該相變油墨組合物在60°C至90°C的熔化溫度范圍內(nèi)的粘度在Icp至20cp的范圍內(nèi)。
10.一種導(dǎo)電圖案，其使用權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的相變油墨組合物形成。
【文檔編號(hào)】C09D11/30GK103619972SQ201380001793
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月23日
【發(fā)明者】金俊衡 申請(qǐng)人:Lg化學(xué)株式會(huì)社