导电墨水印刷电路板技术介绍

印制电子技术

前言：由于导电墨水印刷技术在批量化生产中存在尚未攻破的技术难题，在前期产品设计过程中，对该技术模块的定位为研究原理和探索应用，暂不进入产品生产流程中。因此，本文的任务为：

1•对印制电子技术进行系统而简要介绍；

2. 目前研究现状以及发展趋势；

3. 选择合适的原材料和相对成熟的工艺，以及选择依据；

4. 性能优势和成本预算。

1■技术概述

2■导电墨水

2.1纳米银

2.2银-有机先驱体

2.3纳米铜

2.4纳米碳

2.5液态金属

3■打印

3.1. 喷墨打印

3.2. 孔板蘸笔

3.3. 凹版

3.4. 凸版

3.5直写式

3.6纳米光刻法

3.7电子束光刻法

4■基材

4.1纸张

4.2塑料薄膜

4.3玻璃

4.4陶瓷

5■后处理工艺

（待补充）

6■产物性能及测试方法

6.1导电性

6.2附着性

63柔韧性

64强度

7■应用

7.1 RFID

7.2 PCB

7.3 OLED

7.4 FPC

7.5柔性显示器件

（待补充）

&市场调查及成本预算

（待补充）

9■材料和工艺选择及依据

1. 产品性能需求

2•技术成熟度

3.市场情况

4•成本控制

10■技术改进方向

（待补充）

1•技术概述

印制电子技术是指，通过印制技术，将导电墨水沉积于非导电性基材上(纸张、塑料、

陶瓷、玻璃)等，经过后处理，能形成导电图形或电子器件。相比于蚀刻法、丝网印刷、胶板印刷等传统制造导电线路的工艺技术，该法不仅印制操作工序简单，原材料利用充分，对

环境无污染，还可以快速、灵活采用全印制的方式喷制个性化小批量电子产品，在电子行业

尤其是微电子领域中体现出了巨大的应用优势。

该技术涉及四个关键过程：导电墨水类型的选择与制备、根据性能要求和印刷适应性选择基材、喷墨打印的精度和准确度控制、固化烧结和后处理工艺提高电路稳定性。

2 •导电墨水

导电墨水作为核心功能材料，是印制电子技术的关键，其主要由导电成分、溶剂及其

他添加组分组成。典型导电墨水通常分为三类：碳系、高分子及纳米金属颗粒。

(1)碳系：碳纳米管、石墨烯及富勒烯等材料。

性能：现有的制造加工工艺，造成碳纳米管和石墨烯结构缺陷，严重影响了碳纳米管和石墨烯的导电性，且耐湿性较差，一般不用于制作低电阻的导电材料。

(2)高分子：导电高分子材料，如聚噻吩(PolythioPhene)、聚乙炔(PolyaCetylene)、聚苯胺(polyaniline)、聚吡咯(polypyrrole)等。

性能：保留了传统聚合物所有的机械性和可加工性。但其电导率比较低，且化学性能不稳定。

(3)纳米金属颗粒：金、银、铜、钯、铂、镍等

性能：由于金和铂的价格昂贵，其应用受到诸多限制；研究较多的为银和铜，下文将详细介绍。

传统的导电墨水，不论是导电高分子系、纳米金属、有机金属导电墨水，或者是碳材料类导电墨水，自身均不具备导电性，在打印后需要经过一定的后处理工艺(如烧结、退火)，

将导电墨水中的溶剂、分散剂、稳定剂等去除，使导电材料形成连续的薄膜后，才具备导电

性。不论是墨水的配制，还是后处理工艺，都较为复杂。除此之外，采用纳米金、银墨水进行大面积打印使用时成本较高，而纳米铜粒子容易氧化。

因此，新型的液态金属墨水材料最近受到广泛关注，传统导电墨水相比，其配制则相对

简单，在打印后无需进行后处理即具备导电性，而且电导率相对较高，是一种较为理想的导

电墨水。表比较了液态金属与几种传统导电墨水的电导率。

(4)液态金属：导电高分子或导电金属前驱体化合物溶液。最具代表性的室温液态金属墨水为镓及镓基合金

r⅛⅛aif>石赴理电特率

St(Csrboni)i. EXlG a⅛DL I-,J

[">■C5103±Q10⅛) X ICl a ⅛iUrΠi⅛于电朋PUXU .LJO X. ZQ IuiH& 25 X JO3S. m -

tl⅛⅛⅛i¾⅛AR DDA r)I l iIU X 'fiθ min 1 Lβz S m

AX PVF llll 2 Bf∣X 3 t∏ihβ. 25 X JO1S√tm也

i⅛⅛⅛M¾⅛S,4×10fl S∕mαo

l⅛.. hhj.⅛,!-iS∏∣.I Znl l I7.3X Io t%Λ∏[自欄》

it ≥a}⅛fi S ⅛⅛⅛,⅛fiC∣S⅛i¼)∣Sflt⅛S[5⅛1∣≡ 3 '■■. ；r)fit护Jftl为I■,—fitK(dA> F I dl)保护捌为1IEZL烯墓IftRSfitIW C IHJly( Vi∏y∣. p>,ro]∣d□fic), PVP)

下面将对几种典型导电墨水进行进一步介绍。

2.1纳米银导电油墨

优点：

1. 纳米银颗粒的粒径尺寸在纳米级别，一般在50nm左右，以纳米银为导电组分，可以

充分保证印制线路优异的导电性能，以及目标产品良好的抗氧化性，所以在制备导电墨水及

后期产品印制过程中无需另加防氧化措施，

2. 纳米银相较于块状银，有更大的比表面积，单位面积的原子数更多，这样将明显提高

导电组分纳米银颗粒与基材的接触面积，从而增强导电层在基材上的附着力，提高产品的质

量。同时由于纳米尺度的银粉有更高的比表面积，对导电层间隙的填充效果更好，能在不降