导电油墨技术及其研究方向

导电油墨技术及其研究方向班级：包装一班姓名：苏贺学号：20110810111

摘要:

本文概括介绍了导电油墨的主要成分，类别及应用情况,阐明了导电油墨在印制电子技术中的重要性。通过对无机型，有机导电高分子型和有机金属分解型等不同种类导电油墨的导电性能和优缺点进行分析,指出当前导电油墨研发技术中存在的问题;并结合目前国内外导电油墨的研究现状,指出提高新型导电油墨导电性能，改进其印刷适性以及降低制作成本是今后的主要研发方向。在已出现的各种新型导电油墨中,纳米金属导电油墨，有机高分子导电油墨，有机金属分解导电油墨分别具有各自独特的优点,有望成为将来的主流技术。

关键词:

导电油墨;有机导电油墨;无机导电油墨;金属纳米油墨;电导率。0引言：

导电油墨作为印刷电路，智能标签，柔性显示器件，传感器等印制子技术中的关键材料,近年来其种类不断创新,研发成果得到广泛应用对降低电子产品的生产成本，提高效率，减少污染具有重要意义。

目前,外多家大型公司都在积极投资导电油墨的研发。传统的银粉铜粉，铝粉等导电油墨已由纳米银粉和普通银粉组合的混合油墨取代,导电高分子与树脂或与金属结合的复合型导电油墨,纳米金属型喷

墨导电油墨和有机金属络合型喷墨导电油墨成为研发热点。

1导电油墨概述

导电油墨属于功能性特种油墨,一般由导电功能单元和基体材料组成"在这一体系中,无数导电粒子均匀分散在连结料中,形成一种包含溶剂的浆状物,处于绝缘状态。油墨固化干燥后,溶剂挥发,导电材料和胶黏剂彼此之间紧密连结,导电粒子间距变小,自由电子沿外加电场方向移动形成电流。

1.1导电油墨组成

导电油墨的成分主要包括导电材料(金属粉体，金属氧化物，非金属和其他复合粉体)，连结料(主要有合成树脂，光敏树脂，低熔点有机玻璃等)，溶剂(主要有芳烃，醇，酮，酯，醇醚等)和助剂(主要有分散剂，调节剂，增稠剂，增塑剂，润滑剂，抑制剂等)

1.2导电油墨分类

导电油墨的组成材料种类较多,这些材料在性能及油墨印刷方式上的多样性决定了导电油墨种类的多样性,按不同的分类标准,导电油墨可进行不同的分类。

l)按采用的印刷方式不同,导电油墨可分为胶印导电油墨，网印导电油墨，凹印导电油墨，喷墨导电油墨等。目前产业化应用最多的是网印导电油墨,多采用银或碳等无机导电填料,一般需高温处理以达到导电要求;其墨层较厚,成本高且精度及效率较低。

2)按导电材料性质的不同,导电油墨可分为无机系和有机系两大类。表l为导电油墨的分类及应用情况。

无机系导电油墨的功能单元是导电金属粉体。该类产品具有可靠性高，稳定，储存性能高等优点,是近年来的主要研发方向,已有产品应用于RFID等电子产品印刷。目前无机系导电油墨应用较多,根据其导电材料的类型,又分为Au系，Ag系，Cu系，习系，Ni系，C系导电油墨等。

1.3导电油墨性能

导电油墨的重要参数之一是电导率(即电阻率的倒数),可通过增加油墨中导电组分的含量,选择电导率高的导电材料,控制导电组分的

粒子形貌，颗粒度及其分布来可提高导电性能。从节省成本的角度出发,应尽可能减少油墨中导电组分的含量。此外,不同的印刷方式对导电油墨的性能要求也各不相同,为适应印刷要求,还应注意导电油墨的流变性，干燥速度，耐摩擦性，适印性及乳化率等性能。

1.4导电油墨的应用

导电油墨的应用范围主要在电子元器件的生产上。在RFID技术中,用性能优良的导电油墨制作RFID天线可简化传统的压箔法或腐蚀法制作金属天线工艺,减少金属材料的浪费和废水排放,成本低且效率高。当然,不同的导电油墨其性能也有差别,部分传统的导电油墨也存在污染及浪费原料的问题。开发的全印制电路技术将成为印制电路业生产的主流技术。采用丝网印刷导电油墨制作的薄膜开关及电子器件具有外形美观,结构简单,便于电子元件的微型化和密集化等优点。

除上述列举的用途外,导电油墨还应用于低成本太阳能电池，图形转移，埋嵌无源元件，智能地毯，智能服装等领域。

2导电油墨研究进展

2.1无机系导电油墨

2.1.1常规无机导电油墨

国内在导电油墨的研究方面起步较晚,多处于对油墨机理，各参数对油墨导电性能影响的探讨阶段,少见对导电成分等的改进或新材

料的开发。

在导电机理方面,赵德强等研究了聚合物分子结构，银粉含量，形貌，粒径，溶剂种类等对油墨导电性的影响,研究发现低温固化银系导电油墨的导电性并不是由某单一因素决定,以混合银粉的导电性最好,银粉粒径，填充量对导电性有明显影响,又以片状导电性较好;聚合物的种类和性能溶剂，偶联剂对油墨的导电性都有影响,各种试剂之间需要合理匹配。

2.1.2金属纳米油墨

考虑到填充料粒径的影响,将纳米级颗粒引入导电油墨的制造是当前研究的热点。除了优异的导电性能外,金属纳米粒子的小尺寸效应可使熔点极大地降低,在与塑料电子产品相匹配的玻璃化温度下,油墨能烧结成薄膜或导线。这一发现使得纳米金属油墨迅速受到了欧美等各发达国家的高度关注,并投资建立研发中心,重点研制以纳米戈为代表的导电油墨。

单从粒径上来看,纳米Ag微粒优势明显,也是被认为性价比最高的导电微粒。Cu微粒价格低,潜力较大,但在研制过程中,由于Cu的不稳定性,微粒在溶剂中的分散性及是否易于聚集等也影响到其成膜的导电性。近来,市场上用于导电油墨的金属微粒的粒径一般<20nm,分散于的溶剂中。印刷干燥后,有时还需进行高温/低温烧结以得到所需的电导率。

2.2有机高分子导电油墨

目前,导电高分子由于兼有金属的导电性与高聚物的可加工性,已用于多种光电产品的生产中。在这些应用中,如利用聚3,4-二氧化乙烷噻吩(PEDOT)掺杂聚苯乙烯磺酸钠(PSS)制成导电聚合物,采用喷墨方式印刷制备传感器件，柔性胆幽显示器，PEDOT发光电子装置等。而在RFID标签，低成本生物传感器等简单电子系统中也具有很大的应用潜力,越来越多的研发机构希望能将其应用到导电油墨中,并通过印刷的方式进一步扩展导电高分子的应用领域。

2.3有机金属油墨

有机金属油墨也称金属有机分解油墨（MOD)或有机金属化合物油墨（MOC)。有机金属化合物是指烷基(包括甲基，乙基，丙基，丁基等)和芳香基(苯基等)等烃基与金属原子结合形成的化合物,以及C 元素与金属原子直接结合的物质之总称,是有机化学的研究热点。如可通过将Ag，l,5环辛二烯或等溶解在甲苯，乙醇等有机溶剂中,并通过喷墨的方式印刷,在300℃左右进行后处理以形成导电膜。

3结论