具有聚乙烯醇縮丁醛和聚乙烯吡咯烷酮粘合劑的導電金屬油墨的制作方法
【專利摘要】一種導電油墨，所述導電油墨包括導電材料、包含聚乙烯醇縮丁醛三元共聚物和聚乙烯吡咯烷酮的熱塑性粘合劑、及溶劑。導電材料可以是具有為約0.5至約10微米的平均尺寸且至少約3比1的長寬比的導電顆粒，諸如銀片。
【專利說明】具有聚乙烯醇縮丁醛和聚乙烯吡咯烷酮粘合劑的導電金屬 油墨
【技術領域】
[0001] 本申請涉及包括導電材料、包含聚乙烯醇縮丁醛三元共聚物和聚乙烯吡咯烷酮的 熱塑性粘合劑及溶劑的導電油墨。
【背景技術】
[0002] 銀油墨目前的總市值估計為每年約80億美元。銀油墨目前的主要用途是用于在 設備的電氣部件之間印刷導電線路和互連。利用銀油墨的設備包括家電產品，諸如在家電 產品的控制面板中，例如用于平膜傳感器和開關、消費性電子產品、計算機、手機及太陽能 電池板。
[0003] 使用液體沉積技術制造電子元件受到廣泛關注，因為這種技術提供了用于諸如薄 膜晶體管（TFT)、發光二極管（LED)、RFID標簽、光電池的應用的潛在低成本替代方案。但 是，滿足實際應用的電導率、加工及成本要求的功能電極、像素板和導電跡線、線路與軌道 的沉積和/或圖案化已經成為巨大的挑戰。
[0004] 盡管在上述應用中公認銀膏市場，但是如果解決了銀油墨的問題諸如當與純金屬 相比低的導電率或高的片電阻率，以及考慮到上升的銀成本的成本問題，則存在極大的機 會。
[0005] 與大多數市售導電油墨例如包括導電片諸如銀、粘合劑和溶劑的導電油墨相關的 性能，是當與純金屬相比時導電率太低。來自供應商的商業銀油墨膏的油墨片電阻率一般 為12至25πιΩ/平方/密耳。
[0006] 對于油墨在電子組件諸如傳感器、光電面板、平板0LED照明間需要特殊電互連的 廣泛產品中的用途，具有減小的片電阻率的導電油墨將是極大的促進。具有增加的導電率 的導電油墨可以使得能夠用于細線的印刷，因此降低材料成本。
[0007] 仍然存在對于表現出改善的特性，包括改善的粘度和/或導電特性使得油墨的使 用能夠減少且使得能夠在基底上形成更精細的印刷特征的導電油墨的需要。
【發明內容】
[0008] 本申請涉及包括導電材料、包含聚乙烯醇縮丁醛三元共聚物和聚乙烯吡咯烷酮的 熱塑性粘合劑及溶劑的導電油墨。
[0009] 還描述了包括導電材料、包含聚乙烯醇縮丁醛三元共聚物和聚乙烯吡咯烷酮的熱 塑性粘合劑及溶劑的導電油墨，其中油墨的片電阻率為ΙΙπιΩ/平方/密耳或更少。
[0010] 還描述的是包括具有2至5微米的平均尺寸的銀片、具有下式的聚乙烯醇縮丁醛 三元共聚物粘合劑、聚乙烯吡咯烷酮及溶劑的導電油墨：
[0011]
【權利要求】
1. 一種導電油墨，所述導電油墨包括導電材料、包含聚乙烯醇縮丁醛三元共聚物和聚 乙烯吡咯烷酮的熱塑性粘合劑、及溶劑。
2. 根據權利要求1所述的導電油墨，其中所述導電材料是具有0. 5至10微米的平均尺 寸及至少3比1的長寬比的導電顆粒。
3. 根據權利要求2所述的導電油墨，其中所述導電材料為具有2至10微米的平均尺寸 的銀片。
4. 根據權利要求2所述的導電油墨，其中所述聚乙烯醇縮丁醛三元共聚物具有下式：
其中R1是化學鍵或具有1至20個碳原子的二價烴鏈；R2和R3獨立地為烷基、具有1至 20個碳原子的芳基或取代芳基；X、y和z獨立地表示相應重復單元的比例，所述重復單元 各自表示為重量百分比，其中每個重復單元沿聚合物鏈無規分布，x、y和z的總和為100重 量％，且X為3重量％至50重量％、y為50重量％至95重量％及z為0. 1重量％至15重 量％。
5. 根據權利要求4所述的導電油墨膏，其中所述聚乙烯醇縮丁醛三元共聚物的重均分 子量為10, 〇〇〇至600, 000道爾頓且玻璃化轉變溫度為60°C至100°C。
6. 根據權利要求5所述的導電油墨，其中所述聚乙烯醇縮丁醛三元共聚物對所述聚乙 烯吡咯烷酮的重量比率為1 : 3至1 : 30。
7. 根據權利要求1所述的導電油墨，其中所述溶劑是選自乙二醇二-C1-C6-烷基醚、丙 二醇二-C1-C6-烷基醚、二乙二醇二-C1-C6-烷基醚、二丙二醇二-C1-C6-烷基醚及其組合 的二醇醚溶劑。
8. 根據權利要求1所述的導電油墨，其中所述油墨的粘度在Is-1的剪切下為20Pa · s 或更多，且在50s_1的剪切下粘度由此減小。
9. 一種導電油墨，所述導電油墨包括導電材料、包含聚乙烯醇縮丁醛三元共聚物和聚 乙烯吡咯烷酮的熱塑性粘合劑、及溶劑，其中所述油墨的片電阻率為Ilm Ω /平方/密耳或 更少。
10. -種導電油墨，所述導電油墨包括： 具有2至5微米的平均尺寸的銀片， 具有下式的聚乙烯醇縮丁醛三元共聚物粘合劑：
其中R1是化學鍵或具有1至20個碳原子的二價烴鏈；R2和R3獨立地為烷基、具有1至 20個碳原子的芳基或取代芳基；X、y和z獨立地表示相應重復單元的比例，所述重復單元 各自表示為重量百分比，其中每個重復單元沿聚合物鏈無規分布，x、y和z的總和為100重 量％，且X為3重量％至50重量％、y為50重量％至95重量％及z為0. 1重量％至15重 量％， 聚乙烯吡咯烷酮，以及 溶劑。
【文檔編號】C09D11/52GK104231749SQ201410264452
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月13日 優先權日:2013年6月24日
【發明者】N·喬普拉, J·D·梅奧, G·艾夫泰姆, Y·吳 申請人:施樂公司