【摘 要】
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传统电子电路/器件的微图形化方法均以“蚀刻减成法”为工艺路线,工艺流程复杂、生产周期长、材料浪费大、生产成本高且环境相容性差,在进一步实现电子产品大面积制造及超低成本制造方面难以突破。“全印制电子”(All Printed Electronics,APE)技术是近几年发展起来的电子电路/器件制作方法,该方法以“加成法”为基本图形化工艺路线,相较于“减成法”繁琐的制备工艺、高昂的制备成本以及严重的材
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传统电子电路/器件的微图形化方法均以“蚀刻减成法”为工艺路线,工艺流程复杂、生产周期长、材料浪费大、生产成本高且环境相容性差,在进一步实现电子产品大面积制造及超低成本制造方面难以突破。“全印制电子”(All Printed Electronics,APE)技术是近几年发展起来的电子电路/器件制作方法,该方法以“加成法”为基本图形化工艺路线,相较于“减成法”繁琐的制备工艺、高昂的制备成本以及严重的材料浪费和刻蚀污染,全印制电子技术作为大面积、柔性化、低成本和绿色环保的加成法技术展现出广阔的发展前景。本工作基于丝网印刷技术,研制了具有催化活性的热固型可丝网印制油墨体系,在经表面预处理的刚/挠基板上印制图形化活性功能层,并结合化学镀铜工艺制备图形化金属导电层。研究的具体内容如下:(1)构建了以聚氨酯树脂为油墨主体,二价酸酯(DBE)溶剂为稀释溶剂,硝酸银为催化活性源供体的热固型丝印油墨配方架构。分别采用仲丁胺和硅烷偶联剂KH560作为吸附银的载体,经组分优化,制备了两款具有催化活性的可丝网印制热固型油墨,该类油墨组分简单,环境友好,符合丝网印制黏度及印制适应性,并考察了油墨的存储性能,油墨存储时间可达45天。(2)针对PET基板、玻纤树脂板等两类典型的刚/挠性基板,研究了氧化型微粗化液及等离子体电晕处理等预处理方法对金属导电层附着力的影响规律,结果表明特定浓度的碱性高锰酸钾微粗化液及输出功率为240 W电晕强度可实现最佳附着性能。研究了丝印网版目数对印制图形精细度的影响规律,结合油墨的差示扫描热分析结果和基板耐高温条件确定了最佳固化温度,分析了不同固化时间对制备金属铜层的附着性能影响规律。结果表明,本油墨体系在丝印网版目数为420目时,图形精度最佳,在160℃低温下,固化5 min即可实现油墨层的完全固化。(3)研究了以甲醛为还原剂的化学镀铜液体系中,不同化学沉积时间对金属铜层电阻率、膜厚以及形貌的影响规律。结果表明,沉积时间为20 min时,仲丁胺络合Ag催化活性油墨所制备铜层电阻率为2.19μΩ·cm,是纯铜体材的1.28倍,附着性能符合ASTM D3359-02标准中的附着力最高标准5B标准;偶联剂接枝Ag催化活性油墨制备铜层电阻率为2.31μΩ·cm,是纯铜体材的1.35倍,附着性能同样符合5B标准。
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