乙酸银无颗粒银油墨的烧结工艺及机理研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:anqir621
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近年来,微纳加工技术与柔性可穿戴技术的发展对印刷电子行业提出了新的要求。其中,导电油墨是印刷电子材料中应用最为广泛的功能材料,是印刷电子产业开发的重点。目前,导电油墨的研究主要以导电性和导热性优异的银基油墨为对象,开发其在射频电子标签、可穿戴设备、太阳能电池、显示屏以及柔性传感器等电子器件中的应用。然而,传统的银纳米颗粒油墨所需后处理温度较高,限制了聚合物基材的使用范围,且打印过程中容易堵塞喷头。如何降低油墨打印的后处理温度,使其兼容各种聚合物基板是当前导电油墨及后处理工艺研发的重点,对柔性电子器件的发展起到至关重要的作用。无颗粒活性银油墨不受颗粒尺寸的限制,不含高分子的有机物,在较低的后处理温度下得到高导电性的银图案。本文以乙酸银为银前驱体,甲酸为还原剂,氨水作溶剂,制备了无颗粒的活性银油墨。采用喷墨打印技术在改性的聚酰亚胺基板上制备图案化银。分别通过热烧结和等离子烧结的方式将油墨中的银离子还原成银单质并实现纳米颗粒的互连。热烧结后,银导线的电阻率为1.2×10-7Ω·m,是散装银电阻率的7.5倍;等离子烧结后,银导线的电阻率为8×10-8Ω·m,是散装银电阻率的4.8倍。本文重点研究热烧结参数、等离子烧结参数和打印参数对银导线电学性能的影响规律,确定了优化的烧结参数;分析热烧结和等离子烧结还原并连接银纳米颗粒的机理。结果表明,通过改变热烧结、等离子烧结和打印参数可以很好的提高银导线的电学性能,改变其微观结构;提出了银纳米颗粒的烧结机理:热烧结和等离子烧结分别通过热传递和等离子活性物质来分解银油墨,使得银纳米颗粒还原并烧结;通过银导线化学成分分析比较了两种烧结工艺,等离子烧结效果优于热烧结;将两种烧结方式相结合,银导线的电阻率为6×10-8Ω·m,仅为散装银电阻率的3.6倍。
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