專利名稱：一種導(dǎo)電墨水以及紙基導(dǎo)電線路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于印制電子技術(shù)領(lǐng)域，更加具體地說，涉及一種導(dǎo)電墨水以及紙基導(dǎo)電線路的制作方法。
背景技術(shù)：
在電子工業(yè)中導(dǎo)電線路(電路)的制造至關(guān)重要，在傳統(tǒng)的印制電路板工業(yè)中，制作電路廣泛采用光刻技術(shù)，然而這一方法涉及蝕刻、電鍍等，存在耗時、昂貴、污染環(huán)境、可選基材有限等問題。最近幾年，關(guān)于導(dǎo)電線路的制造方面，新興的印制電子技術(shù)作為一種靈活、快捷、環(huán)保的制造方法，已引起美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家的極大關(guān)注.它不僅對PCB制造業(yè)產(chǎn)生了重大影響，而且對硅基微電子發(fā)展也產(chǎn)生了重大影響，成為當(dāng)今材料界、電子界、制造界共同關(guān)注的技術(shù)熱點。紙張，作為基板制造柔性電路，具有如下優(yōu)點(1)紙張原料來源廣泛，在現(xiàn)代社會中，紙張是必不可缺少的；(2)紙張具有良好的韌性，可以彎曲，折疊，從而制備三維立體電路，節(jié)省空間；(3)和現(xiàn)有的PCB板相比，紙張具有輕和薄的特點，符合現(xiàn)代電子輕量化的發(fā)展趨勢；(4)紙張具有多孔結(jié)構(gòu)，滲水性好，在醫(yī)用電子領(lǐng)域有著潛在的廣泛應(yīng)用；(5)紙張的主要成分是纖維素，易分解，便于貴金屬的回收再利用。印制電子技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)在于導(dǎo)電墨水、印制技術(shù)。導(dǎo)電墨水作為核心關(guān)鍵材料，其技術(shù)進(jìn)展是印制電子技術(shù)在電子產(chǎn)品中獲得更快、更廣泛應(yīng)用的基石；印制技術(shù)作為導(dǎo)電墨水轉(zhuǎn)移必不可缺的手段，是印制電子發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。因此，研制適用于紙質(zhì)基板的導(dǎo)電墨水以及與之相適應(yīng)的印制方法具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在于提供一種導(dǎo)電墨水以及紙基導(dǎo)電線路的制備方法。該方法通過將制備好的導(dǎo)電墨水注入簽字筆筆芯里面，從而實現(xiàn)在紙質(zhì)基板上作出導(dǎo)電線路，制作紙基柔性電路。該導(dǎo)電墨水筆制作簡單，操作方便，特別適合于中低端電子產(chǎn)品領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種導(dǎo)電墨水以及紙基導(dǎo)電線路的制作方法，按照下述步驟進(jìn)行(I)將硝酸銀和表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮K30溶解在去離子水中，攪拌至無色透明溶液，然后加入還原劑體系溶液，整個反應(yīng)過程持續(xù)20 30min。反應(yīng)結(jié)束后,對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行離心、干燥以獲得納米銀顆粒。(2)將干燥后的納米銀顆粒分散在乙醇、乙二醇和丙三醇混合溶液中，超聲震蕩制備均勻分散的納米銀導(dǎo)電墨水。(3)取常用的簽字筆筆芯，去除筆芯中的墨水，用乙醇反復(fù)清洗，然后用注射器將配制好的導(dǎo)電墨水注入干凈的筆芯中，制造導(dǎo)電墨水筆。(4)通過導(dǎo)電墨水筆在紙基上畫出線路，對獲得的圖案進(jìn)行加熱處理，得到紙基柔性電路。其中步驟(I)中還原劑為硼氫化鈉、水合肼中的一種或幾種，聚乙烯吡咯烷酮K30和硝酸銀的質(zhì)量比為O. 5:1 I. 5:1，硝酸銀和去離子水的質(zhì)量比為I :50 1:150，還原劑和硝酸銀的摩爾比為O. 5:1 2:1,還原劑溶液的濃度為10mg/mL 20mg/mL。步驟(I)中還原劑的加入方式為逐滴加入，滴加速度為2 4mL/min。步驟(I)中整個反應(yīng)過程需要在磁力攪拌器下劇烈攪拌，離心過程中離心速率為800 IOOOrpm,離心時間為20 30min,干燥過程中在氮氣氣氛下進(jìn)行,干燥溫度為50 60°C，干燥時間為4 6h，制備的納米銀顆粒粒徑小于80nm。步驟(2)中納米銀導(dǎo)電墨水中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% 25%,溶劑組分中乙醇、乙二醇和丙三醇三者的體積分?jǐn)?shù)分別為45% 55%，50% 40%和5%。步驟(2)中納米銀顆粒的分散手段采用超聲分散，超聲振蕩時間為30 60min。步驟(3)中簽字筆筆頭鋼珠直徑為O. 5 1mm。步驟(4)中紙張為表面光滑的愛普生光澤照片紙，加熱溫度為100 120° C，加熱時間為30 90min。本發(fā)明技術(shù)方案通過合理的調(diào)配導(dǎo)電墨水，制造導(dǎo)電墨水筆，從而實現(xiàn)在紙質(zhì)基板上作出導(dǎo)電線路，制作紙基柔性電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果
(I)納米銀導(dǎo)電墨水制備工藝簡單，墨水分散穩(wěn)定性良好；(2)簽字筆直寫工藝設(shè)備簡單，易操作；(3)紙基柔性導(dǎo)電線路導(dǎo)電性良好。


圖I為本發(fā)明制備的銀納米粒子掃描電鏡2為本發(fā)明制備的納米銀粒子X射線衍射3為本發(fā)明制備的銀導(dǎo)線厚度方向掃描電鏡4為本發(fā)明通過簽字筆直寫工藝制備紙基柔性電路
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例I(I)將Ig硝酸銀和Ig表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮K30溶解在150mL去離子水中，攪拌至無色透明溶液，將20mL濃度為10mg/mL的硼氫化鈉以2mL/min的速度滴加至上述硝酸銀溶液中，整個反應(yīng)過程保持30min。反應(yīng)結(jié)束后,對反應(yīng)產(chǎn)物以800rpm的速度離心30min，將離心產(chǎn)物在60° C下干燥4h，干燥過程在氮氣氣氛下進(jìn)行。(2)將干燥后的納米銀顆粒分散在乙醇、乙二醇和丙三醇混合溶劑中，超聲震蕩45min，制備均勻分散的納米銀導(dǎo)電墨水，納米銀顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，混合溶劑中乙醇、乙二醇和丙三醇三者的體積分?jǐn)?shù)分別為50%、45%和5%。(3)取筆頭鋼珠直徑為I. Omm的簽字筆筆芯，去除筆芯中的墨水，用乙醇反復(fù)清洗，然后用注射器將配制好的導(dǎo)電墨水注入干凈的筆芯中，制造導(dǎo)電墨水筆。(4)通過導(dǎo)電墨水筆在紙基上畫出線路，對獲得的圖案在120° C下進(jìn)行加熱處理,加熱時間為40min，得到紙基柔性電路。實施例2(I)將Ig硝酸銀和O. 5g表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮K30溶解在IOOmL去離子水中，攪拌至無色透明溶液，將IOmL濃度為15mg/mL的硼氫化鈉以4mL/min的速度滴加至上述硝酸銀溶液中，整個反應(yīng)過程保持20min。反應(yīng)結(jié)束后，對反應(yīng)產(chǎn)物以800rpm的速度離心20min，將離心產(chǎn)物在50° C下干燥5h，干燥過程在氮氣氣氛下進(jìn)行。(2)將干燥后的納米銀顆粒分散在乙醇、乙二醇和丙三醇混合溶劑中，超聲震蕩制備均勻分散的納米銀導(dǎo)電墨水，納米銀顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，混合溶劑中乙醇、乙二醇和丙三醇的體積分?jǐn)?shù)分別為45%、50%和5%。(3)取筆頭鋼珠直徑為O. 7mm的簽字筆筆芯，去除筆芯中的墨水，用乙醇反復(fù)清洗，然后用注射器將配制好的導(dǎo)電墨水注入干凈的筆芯中，制造導(dǎo)電墨水筆。(4)通過導(dǎo)電墨水筆在紙基上畫出線路，對獲得的圖案在100° C下進(jìn)行加熱處理,加熱時間為60min，得到紙基柔性電路。以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電墨水的制作方法，其特征在于，按照下述步驟進(jìn)行(1)將硝酸銀和表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮K30溶解在去離子水中，攪拌至無色透明溶液，然后加入還原劑體系溶液，整個反應(yīng)過程持續(xù)20 30min，反應(yīng)結(jié)束后，對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行離心、干燥以獲得納米銀顆粒；(2)將干燥后的納米銀顆粒分散在乙醇、乙二醇和丙三醇混合溶液中，超聲震蕩制備均勻分散的納米銀導(dǎo)電墨水；步驟(I)中還原劑為硼氫化鈉、水合肼中的一種或幾種，聚乙烯吡咯烷酮K30和硝酸銀的質(zhì)量比為O. 5:1 I. 5:1，硝酸銀和去離子水的質(zhì)量比為I :50 1:150，還原劑和硝酸銀的摩爾比為O. 5:1 2:1,還原劑溶液的濃度為10mg/mL 20mg/mL ；步驟(2)中納米銀導(dǎo)電墨水中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% 25%,溶劑組分中乙醇、乙二醇和丙三醇三者的體積分?jǐn)?shù)分別為45% 55%，50% 40%和5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種導(dǎo)電墨水的制作方法，其特征在于，步驟(I)中還原劑的加入方式為逐滴加入，滴加速度為2 4mL/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種導(dǎo)電墨水的制作方法，其特征在于，步驟(I)中整個反應(yīng)過程需要在磁力攪拌器下劇烈攪拌，離心過程中離心速率為800 lOOOrpm，離心時間為20 30min,干燥過程中在氮氣氣氛下進(jìn)行,干燥溫度為50 60°C,干燥時間為4 6h,制備的納米銀顆粒粒徑小于80nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種導(dǎo)電墨水的制作方法，其特征在于，步驟(2)中納米銀顆粒的分散手段采用超聲分散，超聲振蕩時間為30 60min。
5.一種利用如權(quán)利要求所述的方法制備的導(dǎo)電墨水制作紙基導(dǎo)電線路的方法，其特征在于，按照下述步驟進(jìn)行(1)取常用的簽字筆筆芯，去除筆芯中的墨水，用乙醇反復(fù)清洗，然后用注射器將配制好的導(dǎo)電墨水注入干凈的筆芯中，制造導(dǎo)電墨水筆；(2)通過導(dǎo)電墨水筆在紙基上畫出線路，對獲得的圖案進(jìn)行加熱處理，得到紙基柔性電路；步驟(I)中簽字筆筆頭鋼珠直徑為O. 5 Imm ;步驟(2)中紙張為表面光滑的愛普生光澤照片紙，加熱溫度為100 120° C，加熱時間為30 90min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種導(dǎo)電墨水以及紙基導(dǎo)電線路的制作方法，將硝酸銀和表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮溶解在去離子水中，加入還原劑體系溶液，整個反應(yīng)過程持續(xù)20～30min。反應(yīng)結(jié)束后，對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行離心、干燥獲得納米銀顆粒，然后將其分散在乙醇、乙二醇和丙三醇混合溶液中，超聲震蕩制備均勻分散的納米銀導(dǎo)電墨水。通過將制備好的導(dǎo)電墨水注入簽字筆筆芯里面，從而實現(xiàn)在紙質(zhì)基板上作出導(dǎo)電線路，制作紙基柔性電路。該導(dǎo)電墨水筆制作簡單，操作方便，特別適合于中低端電子產(chǎn)品領(lǐng)域。
文檔編號C09D11/16GK102942823SQ201210442018
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者徐連勇, 朱平, 韓永典, 荊洪陽, 楊高陽 申請人:天津大學(xué)