论文部分内容阅读
近年来,使用印刷电子技术制作电子器件越来越受人们的欢迎,作为关键组分的导电墨水受到广泛关注。纳米金属材料因其优异的导电性和稳定性成为导电墨水的关键材料。目前商业常用以及研究报道的纳米Ag、Cu导电墨水仍有如污染环境、制备繁琐、打印电路电阻率高等问题。本文采用化学合成法,以有机物为主要组分,在大气环境下合成了能在室温环境中长时间保存的纳米Ag、Cu颗粒。利用X-ray衍射、TEM以及SEM等表征手段对合成的纳米金属颗粒进行了深入研究,并利用其配制出导电墨水,探索其在印制电路和在电子器件制造领域的潜在应用。本文的内容主要分为以下几点:(1)以硝酸银为前驱体,采用两种方案制备纳米银,方案一:以次亚磷酸钠为还原剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为保护剂,制得粒径50nm左右的纳米银。方案二:以三乙醇胺为还原剂、聚丙烯酸为保护剂,制得粒径15nm左右的纳米银。纳米金属颗粒粒径越小其熔点越低,选用方案二制备的纳米银颗粒配制导电墨水。(2)选取去离子水、乙二醇和丙三醇作为添加剂配制纳米银导电墨水,设置好喷墨打印机的参数,在相片纸基底上印制导电线路,出墨过程顺畅,无断尾和积墨现象,印制线路表面光滑、边缘平滑均一。(3)研究了印制导电线路的电性能。在不同烧结温度下,通过SEM表征发现纳米银颗粒随着烧结温度的升高不断形变、熔化并连接在一起形成导电通路,在160℃下烧结30 min后,电阻率达到14.18 uΩ?cm。打印层数对印制线路膜厚以及电阻率有明显的影响,随着层数的增加,膜厚呈非线性增长,但14层以后对电阻率影响很小。(4)对纸基印制导电线路进行弯折实验和卷曲实验。结果表明经过烧结处理的线路与基底接触紧密,有较好的机械性能。由纸基导电线路、电源和LED组成的工作电路,能在3 V的工作电源下带动3 V的LED灯正常工作,表明了纳米银导电墨水有较高的实用性。(5)以五水合硫酸铜为前驱体、水合肼为还原剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂制备出粒径7 nm左右的纳米铜颗粒。选取去离子水、乙醇、乙二醇和丙三醇作为添加剂,调整各溶剂的比例配制出粘度适中的导电墨水。(6)使用装有纳米铜导电墨水的油笔在相片纸上直写出导电线路,在160℃下烧结2 h后,电阻率达到15.56 uΩ?cm。研究纳米铜导电墨水的抗氧化性能,发现经长时间放置的纳米铜导电墨水打印成导电线路,电路的电阻率变化很小,表明此纳米铜导电墨水有较高的实用性。