專利名稱：燒結(jié)成型的組成物及燒結(jié)成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種燒結(jié)成型的組成物及燒結(jié)成型方法，尤其指一種適用于將更多能量局限于選定區(qū)域的燒結(jié)成型組成物及燒結(jié)成型方法。
背景技術(shù)：
公知印刷電路板(Print Circuit Board ；PCB)是以印刷制備工藝制作電路板，即將導體材料(銅或銀等金屬膠材)以印刷制備工藝印制于絕緣基材上而形成的電路圖形，作為電子或光電主被/動組件的承載之用。但隨著電子構(gòu)裝密度的提高， 印刷法的低線路解析度逐漸無法滿足實際需求，而被具有較高線路解析度的黃光微影 (Micro-lithography)制備工藝所取代。黃光微影制備工藝一般包括涂布光阻、光罩對位、 曝光、顯影及剝除光阻等一連串步驟，其需要較長的作業(yè)時間及昂貴的制作成本及設(shè)備，尤其，當基板上的圖樣尺寸縮小時，則需使用更加昂貴的曝光系統(tǒng)，且有不易控制間距精度及線寬的缺點。有鑒于更精細的線寬及簡化制備工藝步驟的需求，噴墨印刷(InkjetPrinting) 由于可簡化制備工藝步驟且可更加彈性變化圖樣，故適合應(yīng)用于繪制導電電路，尤其，近年來軟性電子(Soft Electronics)的興起，如RFID、軟性電子書、軟性顯示器、軟性太陽能電池等，但軟性電子上黃光微影制備工藝卻遭遇了許多障礙，故噴墨印刷技術(shù)在技術(shù)不斷改良后，更加適合應(yīng)用在軟性電子上繪制導電電路。然而，為避免基板于燒結(jié)金屬線路時發(fā)生熔融，選擇基板材質(zhì)時需考慮其軟化溫度，因而使基板的選擇大大受限。據(jù)此，目前如PET此類軟化點較低的高分子基板仍無法穩(wěn)定應(yīng)用于噴墨印刷制備工藝中。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種燒結(jié)成型的組成物。本發(fā)明的又一目的在于提供一種燒結(jié)成型方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的燒結(jié)成型的組成物包括復數(shù)個燒結(jié)原料；以及一高能化學物質(zhì)，其裂解溫度為50°C至400°C。所述的燒結(jié)成型的組成物，其中還包括一溶劑、一分散劑、一界面活性劑或其混合物。所述的燒結(jié)成型的組成物，其中該些燒結(jié)原料為金屬納米材料。所述的燒結(jié)成型的組成物，其中該些燒結(jié)原料為金屬納米材料，而該燒結(jié)成型的組成物為一導電墨水。所述的燒結(jié)成型的組成物，其中該高能化學物質(zhì)為過氧化物、硝酸鹽、過氯酸鹽、 硝基苯類化合物或其混合物。所述的燒結(jié)成型的組成物，其中該些燒結(jié)原料與該高能化學物質(zhì)的重量比為 1 1 至 300 1。
本發(fā)明提供的一種燒結(jié)成型方法，包括提供一燒結(jié)成型的組成物，其包括復數(shù)個燒結(jié)原料及一高能化學物質(zhì)，其中該高能化學物質(zhì)的裂解溫度為50°C至400°C ；以及于高于該裂解溫度的溫度下進行一熱處理步驟，使該些燒結(jié)原料燒結(jié)為一燒結(jié)體。所述的燒結(jié)成型方法，其中該燒結(jié)成型的組成物包括一溶劑、一分散劑、一界面活性劑或其混合物。所述的燒結(jié)成型方法，其中該高能化學物質(zhì)為過氧化物、硝酸鹽、過氯酸鹽、硝基苯類化合物或其混合物。所述的燒結(jié)成型方法，其中該些燒結(jié)原料與該高能化學物質(zhì)的重量比為1 1至 300 I0所述的燒結(jié)成型方法，其中該熱處理步驟是于低于500°C下進行。所述的燒結(jié)成型方法，其中該些燒結(jié)原料為金屬納米材料，而該燒結(jié)成型的組成物為一導電墨水，該燒結(jié)體為一導電膜、一導電圖案或一連結(jié)點。所述的燒結(jié)成型方法，其中該燒結(jié)成型的組成物提供至一基板上。本發(fā)明可提供額外的熱量，使更多的能量局限于選定的區(qū)域，促使燒結(jié)原料可進行更致密的聚集熔融，甚至可于較低溫的制備工藝條件下燒結(jié)成型或縮短燒結(jié)時間，避免高溫制備工藝對基板或其它組件造成損害。
圖1是本發(fā)明實施例1至7的BPO/金納米粒子重量比對熱探針誘發(fā)金納米薄膜產(chǎn)生熔融溫度的趨勢圖。圖2是本發(fā)明實施例1至5及比較例2的溫度對金薄膜電阻率的影響比較圖。圖3是本發(fā)明實施例6至8的溫度對金薄膜片電阻的影響比較圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供的燒結(jié)成型的組成物，其包括復數(shù)個燒結(jié)原料；以及一高能化學物質(zhì)，其裂解溫度為50°C至400°C。在此，本發(fā)明是使用高能化學物質(zhì)作為熱輔助劑，以加速提供燒結(jié)所需的熱量，據(jù)此，本發(fā)明不僅可使燒結(jié)原料進行更致密的聚集熔融，其亦可由控制高能化學物質(zhì)的添加量來調(diào)降制備工藝溫度，使軟化點較低的高分子基板可穩(wěn)定應(yīng)用于燒結(jié)制備工藝，進而提高軟性電子的應(yīng)用性。此外，本發(fā)明提供的燒結(jié)成型方法，其包括以下步驟提供一燒結(jié)成型的組成物， 其包括復數(shù)個燒結(jié)原料及一高能化學物質(zhì)，其中該高能化學物質(zhì)的裂解溫度為50°C至 4000C ；以及于高于該裂解溫度的溫度下進行一熱處理步驟，使該些燒結(jié)原料燒結(jié)為一燒結(jié)體。于本發(fā)明中，該高能化學物質(zhì)并無特殊限制，其可為任何可進行熱裂解放熱的化學物質(zhì)，較佳為可于50°C至400°C進行裂解放熱的化學物質(zhì)，舉例包括過氧化物、硝酸鹽、 過氯酸鹽、硝基苯類化合物或其混合物，其中過氧化物包括但不限于過氧化二苯甲酰(裂解溫度約為80°C )、異丙苯基過氧化氫(裂解溫度約為130°C )、過氧化二叔丁基(裂解溫度約為120°C )、過氧化甲乙酮(裂解溫度約為150°C )、叔丁基過氧化氫(裂解溫度約為200°C)、過氧化十二酰(裂解溫度約為70°C)、過氧化苯甲酸叔丁酯(裂解溫度約為 100°C )、過氧化二異丙苯(裂解溫度約為110°C )；硝酸鹽包括但不限于硝酸銨(裂解溫度約為200°C )、硝酸鉀(裂解溫度約為400°C )、硝酸脲(裂解溫度約為180°C )；過氯酸鹽包括但不限于過氯酸銨(裂解溫度約為350°C )；硝基苯類化合物包括、但不限于苦味酸 (裂解溫度約為250°C )、二硝基甲苯(裂解溫度約為350°C )。于本發(fā)明中，該燒結(jié)成型的組成物還可包括一溶劑、一分散劑、一界面活性劑或其混合物。于本發(fā)明中，該些燒結(jié)原料可為金屬納米材料，而該燒結(jié)成型的組成物可為一導電墨水。于本發(fā)明的一實施例中，該燒結(jié)成型的組成物為一導電墨水，其包括金屬納米材料、一高能化學物質(zhì)、一溶劑及一界面活性劑。以溶劑的總重量為基準，金屬納米材料與高能化學物質(zhì)的總含量可為0. 5至80重量百分比，更佳為5至60重量百分比，最佳為16至 40重量百分比。于本發(fā)明中，溶劑、分散劑及界面活性劑并無特殊限制，其可為任何公知適用的溶劑、分散劑及界面活性劑，其中溶劑可為親水性或疏水性溶劑，而界面活性劑可為親水性或疏水性界面活性劑。本發(fā)明的一實施態(tài)樣提供一種燒結(jié)成型的組成物，其包括復數(shù)個燒結(jié)原料、一高能化學物質(zhì)、一疏水性溶劑及一疏水性界面活性劑，而另一實施態(tài)樣提供另一燒結(jié)成型的組成物，其包括復數(shù)個燒結(jié)原料、一高能化學物質(zhì)、一親水性溶劑及一親水性界面活性劑。舉例說明，公知界面活性劑包括有硫醇類界面活性劑、硅烷類界面活性劑、聚合物類界面活性劑、胺類界面活性劑、羧酸類界面活性劑等，其中公知疏水性界面活性劑舉例包括但不限于烷基硫醇類界面活性劑、烷基硅烷類界面活性劑、烷基胺類界面活性劑、烷基羧酸類界面活性劑等，公知親水性界面活性劑舉例包括但不限于醇基硫醇類界面活性劑 (如HO-C2H4-SH)、羧酸基硫醇類界面活性劑(如HOOC-C2H4-SH)、三羧酸類界面活性劑(如檸檬酸)等。于本發(fā)明中，金屬納米材料可為各種型態(tài)的金屬納米材料，舉例包括金屬納米粒子、金屬納米線/桿、金屬納米絲、金屬納米薄膜等。于本發(fā)明中，燒結(jié)原料與高能化學物質(zhì)的重量比較佳為1 1至300 1，更佳為 2 1 至 128 1，最佳為 8 1 至 32 1。于本發(fā)明中，該熱處理步驟較佳是于低于500°C下進行，具體說明，若使用過氧化二苯甲酰(裂解溫度約為80°C)作為高能化學物質(zhì)，則熱處理步驟較佳是于120°C至400°C 下進行，更佳是于120°C至30(TC下進行，最佳是于1201至對01下進行；若使用硝酸銨 (裂解溫度約為200°C )作為高能化學物質(zhì)，則熱處理步驟較佳于200°C至400°C下進行。于本發(fā)明中，該燒結(jié)成型的組成物可提供至一基板上，而燒結(jié)體可為一導電膜、一導電圖案或一連結(jié)點。在此，該燒結(jié)成型的組成物提供至基板上的方法并無特殊限制，其可為旋轉(zhuǎn)涂布法、澆涂法、沾涂法、噴墨印表法等，且該基板并無特殊限制，其可任何公知適用的基板，較佳為高分子基板，如聚亞酰胺基板。綜上所述，本發(fā)明是使用高能化學物質(zhì)作為熱輔助劑，由高能化學物質(zhì)裂解放熱的機制，將更多能量局限于選定的區(qū)域，促使燒結(jié)原料進行更致密的聚集熔融或縮短燒結(jié)時間，同時，其還可由控制高能化學物質(zhì)的添加量來調(diào)降制備工藝溫度，避免高溫制備工藝對基板或其它組件造成損害，使軟化點較低的高分子基板可穩(wěn)定應(yīng)用于燒結(jié)制備工藝。
以下是由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟習此相關(guān)技術(shù)的人士可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可由其它不同的具體實施例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應(yīng)用，在不悖離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。實施例1首先，將表面包覆有界面活性劑的金屬納米材料(約200mg)分散于甲苯(約 ImL)中。在此，本實施例是使用表面包覆有正辛基硫醇(C8H17SH)的金納米粒子(S卩，Au HS-C8H17),其中本實施例所使用的金納米粒子是由Brust-khiffrin兩相合成法制備，其制備過程中使用溴化四辛基銨作為相轉(zhuǎn)移試劑，促使金離子被還原前即與正烷基硫醇形成錯合物形式中間體，以增加納米粒子的穩(wěn)定性，而制備出的金納米粒子是使用醇類溶劑進行清洗純化，最后進行干燥，以取得Au =HS-C8H17納米粒子。在此，使用穿透式電子顯微鏡 (TEM)觀察所制得的金納米粒子直徑約為3-4nm。此外，由熱重分析儀(TGA)觀察金納米粉末隨著溫度上升的重量損失變化，其中金納米粉末是置于氮氣氣氛下升溫加熱，而加熱速率為10°C /分，其結(jié)果顯示納米金粒子中包含有重量比約21.5%的界面活性劑，而實際金元素含量重量比約為78.5%。接著，添加過氧化二苯甲酰(ΒΡ0，約1. 23mg)至上述含有Au =HS-C8H17的甲苯溶液中(金元素重量對BPO重量比約為1 )，以制得疏水性導電墨水A。實施例2本實施例導電墨水的制備方法與實施例1所述大致相同，惟不同處在于，本實施例是添加約2. 45mg的過氧化二苯甲酰(即，金元素重量對BPO重量比約為64)，以制得疏水性導電墨水B。實施例3本實施例導電墨水的制備方法與實施例1所述大致相同，惟不同處在于，本實施例是添加約4. 91mg的過氧化二苯甲酰(即，金元素重量對BPO重量比約為32)，以制得疏水性導電墨水C。實施例4本實施例導電墨水的制備方法與實施例1所述大致相同，惟不同處在于，本實施例是添加約9. Slmg的過氧化二苯甲酰(S卩，金元素重量對BPO重量比約為16)，以制得疏水性導電墨水D。實施例5本實施例導電墨水的制備方法與實施例1所述大致相同，惟不同處在于，本實施例是添加約19. 63mg的過氧化二苯甲酰(即，金元素重量對BPO重量比約為8)，以制得疏水性導電墨水E。實施例6本實施例導電墨水的制備方法與實施例1所述大致相同，惟不同處在于，本實施例是添加約39. 25mg的過氧化二苯甲酰(即，金元素重量對BPO重量比約為4)，以制得疏水性導電墨水F。實施例7本實施例導電墨水的制備方法與實施例1所述大致相同，惟不同處在于，本實施例是添加約78. 5mg的過氧化二苯甲酰(即，金元素重量對BPO重量比約為2)，以制得疏水性導電墨水G。實施例8本實施例導電墨水的制備方法與實施例1所述大致相同，惟不同處在于，本實施例是添加約157mg的過氧化二苯甲酰(即，金元素重量對BPO重量比約為1)，以制得疏水性導電墨水H。實施例9首先，將表面包覆有界面活性劑的金屬納米材料(約200mg)分散于乙醇/水 (1 1，約ImL)中。在此，本實施例使用表面包覆有HOC2H4SH的銀納米粒子(S卩，Ag HS-C2H4OH)。接著，添加硝酸銨至上述含有Ag =HS-C2H4OH的乙醇/水溶液中，其中銀元素重量對硝酸銨重量比約為128，以制得親水性導電墨水I。實施例10-16本實施例導電墨水的制備方法與實施例9所述大致相同，惟不同處在于，銀元素重量對硝酸銨重量比如下表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種燒結(jié)成型的組成物，包括復數(shù)個燒結(jié)原料；以及一高能化學物質(zhì)，其裂解溫度為50°c至400°C。
2.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)成型的組成物，其中，包括一溶劑、一分散劑、一界面活性劑或其混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)成型的組成物，其中，該些燒結(jié)原料為金屬納米材料。
4.如權(quán)利要求2所述的燒結(jié)成型的組成物，其中，該些燒結(jié)原料為金屬納米材料，而該燒結(jié)成型的組成物為一導電墨水。
5.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)成型的組成物，其中，該高能化學物質(zhì)為過氧化物、硝酸鹽、過氯酸鹽、硝基苯類化合物或其混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)成型的組成物，其中，該些燒結(jié)原料與該高能化學物質(zhì)的重量比為1 1至300 1。
7.一種燒結(jié)成型方法，包括提供一燒結(jié)成型的組成物，其包括復數(shù)個燒結(jié)原料及一高能化學物質(zhì)，其中該高能化學物質(zhì)的裂解溫度為50°C至400°C ；以及于高于該裂解溫度的溫度下進行一熱處理步驟，使該些燒結(jié)原料燒結(jié)為一燒結(jié)體。
8.如權(quán)利要求7所述的燒結(jié)成型方法，其中，該燒結(jié)成型的組成物包括一溶劑、一分散劑、一界面活性劑或其混合物。
9.如權(quán)利要求7所述的燒結(jié)成型方法，其中，該高能化學物質(zhì)為過氧化物、硝酸鹽、過氯酸鹽、硝基苯類化合物或其混合物。
10.如權(quán)利要求7所述的燒結(jié)成型方法，其中，該些燒結(jié)原料與該高能化學物質(zhì)的重量比為1 1至300 1。
11.如權(quán)利要求7所述的燒結(jié)成型方法，其中，該熱處理步驟是于低于500C下進行。
12.如權(quán)利要求8所述的燒結(jié)成型方法，其中，該些燒結(jié)原料為金屬納米材料，而該燒結(jié)成型的組成物為一導電墨水，該燒結(jié)體為一導電膜、一導電圖案或一連結(jié)點。
13.如權(quán)利要求12所述的燒結(jié)成型方法，其中，該燒結(jié)成型的組成物提供至一基板上。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種燒結(jié)成型的組成物及燒結(jié)成型方法，其中該燒結(jié)成型的組成物包括復數(shù)個燒結(jié)原料；以及一高能化學物質(zhì)，其裂解溫度為50℃至400℃。據(jù)此，本發(fā)明可由添加適量的高能化學物質(zhì)，以降低制備工藝所需的燒結(jié)溫度。
文檔編號C09D5/38GK102446575SQ201110069459
公開日2012年5月9日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月6日
發(fā)明者郭昌恕, 陳引斡 申請人:郭昌恕