納米銅導(dǎo)電油墨工藝及應(yīng)用研究.pdf

1、印刷電子的發(fā)展使得導(dǎo)電油墨越來(lái)越受到人們的重視,納米金屬基導(dǎo)電油墨由于具有低燒結(jié)溫度、微細(xì)尺寸加工能力和適于柔性印刷等特點(diǎn)成為電子封裝制造領(lǐng)域十分重要的材料,國(guó)內(nèi)外對(duì)導(dǎo)電油墨的研究集中于納米銀導(dǎo)電油墨,國(guó)內(nèi)在導(dǎo)電油墨技術(shù)領(lǐng)域和國(guó)外有一定的差距,銅導(dǎo)電性優(yōu)良,并且成本比銀低,但是容易氧化,如何解決納米銅的抗氧化問題并研究配制納米銅基導(dǎo)電油墨顯得十分有意義。
　　本文介紹了一款納米銅基導(dǎo)電油墨配制方法,納米銅粒子采用激光復(fù)合加熱法制備

2、,制備的納米銅進(jìn)行有機(jī)包覆防止氧化、提高分散性能,處理后的納米銅和溶劑混合再經(jīng)球磨機(jī)研磨和超聲分散后制成導(dǎo)電油墨。
　　測(cè)試配制的導(dǎo)電油墨性能,結(jié)果如下:油墨中分散的銅粒子直徑在78～98nm之間,平均粒徑88nm,導(dǎo)電油墨中固含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15～40％,納米銅導(dǎo)電油墨通過(guò)噴墨打印和刮墨-掩膜光刻印刷,印刷油墨層燒結(jié)后,其厚度通過(guò)表面粗糙度儀和銅膜剖面的SEM照片測(cè)量為1～3μm左右,用四探針法測(cè)量銅膜電阻率約為2～5×10-5Ω

3、cm,比純銅電阻率大一個(gè)數(shù)量級(jí),導(dǎo)電油墨在聚酰亞胺薄膜上的附著力利用10×10劃格法測(cè)試,結(jié)果顯示無(wú)銅膜脫落,附著力優(yōu)良。
　　聚酰亞胺薄膜上印刷納米銅油墨線路在冷熱沖擊(-40℃保溫30分鐘～80℃保溫30分鐘,共10次循環(huán))實(shí)驗(yàn)中未發(fā)生失效。
　　著重研究了噴墨印刷、刮墨-掩膜光刻印刷工藝,利用掩膜光刻法可以制作出最細(xì)線寬25μm的線路,噴墨打印工藝簡(jiǎn)單,直接能根據(jù)CAD文件印刷出線路,但是噴墨打印對(duì)導(dǎo)電油墨性能要求嚴(yán)格

4、,而且容易堵塞噴頭。
　　納米銅導(dǎo)電油可以采用熱燒結(jié)、激光燒結(jié)、紫外燒結(jié)和微波燒結(jié),其中紫外燒結(jié)是較為理想的燒結(jié)工藝,其燒結(jié)速度快,能最大限度減小銅的氧化;熱燒結(jié)需要時(shí)間長(zhǎng),還需要在真空或者氣氛保護(hù)下燒結(jié);激光燒結(jié)線路表面粗糙,邊緣不齊整;微波燒結(jié)需要將印刷油墨提前預(yù)燒,否則油墨層吸收微波能力有限,加熱速度緩慢導(dǎo)致燒結(jié)效果不理想。SEM照片顯示燒結(jié)后的銅膜存在一定的孔隙。
　　利用納米銅基導(dǎo)電油墨在聚酰亞胺柔性板上印刷高頻和