[发明专利]铜导电油墨、铜导电薄膜的制备方法及铜导电油墨、铜导电薄膜

说明书

本发明属于电子材料技术领域，特别涉及铜导电油墨、铜导电薄膜的制备方法及采用所述方法制备得到的铜导电油墨和铜导电薄膜。本发明使用氢氧化铜与还原性的胺化合物配位形成的氢氧化铜‑胺配合物制备导电油墨，并以所获得的导电油墨进一步制备铜导电薄膜，解决了现有铜有机分解油墨中铜含量低、铜导电薄膜疏松多孔以及原料有机铜盐成本高的问题。本发明所提供的方法还包括在氢氧化铜‑胺配合物中进一步加入羧酸，以及在氢氧化铜‑胺配合物或者氢氧化铜‑胺配合物‑羧酸复合物中，进一步加入铜粒子的步骤，以制备得到性能更佳的铜导电油墨及铜导电薄膜。本发明同时公开按照所述方法制备得到的各种铜导电油墨和铜导电薄膜。

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，特别涉及铜导电油墨、铜导电薄膜的制备方法以及使用所述方法制备得到的铜导电油墨、铜导电薄膜。

背景技术

印制电子技术是基于印刷原理的简单快捷的电子制造技术。近年来印刷电子技术在射频识别标签、可穿戴电子和有机太阳能电池材料等方面的应用快速发展，使得导电油墨的研究也受到关注。金属导电油墨是最常见的导电油墨类型，主要分为金、银、铜三种体系。三种金属的电导率相当，金化学稳定性好、可靠性高，然而价格昂贵，限制了其应用；银是目前使用最多的导电油墨，但是银在潮湿的环境中容易发生电迁移，从而影响其性能及可靠性；铜导电性好，价格低廉且储量丰富，因而，铜导电油墨引起了业内的广泛关注。铜导电油墨可以分为两类：铜纳米油墨和铜有机分解油墨。

铜纳米油墨是将纳米粒子分散在溶剂中制备的油墨，通过印刷印制于基底表面，经过高温烧结形成铜导电线路。纳米粒子容易发生团聚和沉淀，为稳定纳米粒子，往往加入一些稳定剂，烧结过程为了除去稳定剂，一般需要较高的烧结温度；同时由于纳米粒子的高活性，铜纳米粒子在加工、储存、使用过程容易氧化，从而影响导电线路的导电性和可靠性。

铜有机分解油墨是将铜有机前驱体溶解在有机溶剂中，通过印刷在基底上，加热时能够还原成铜再进行烧结的油墨。铜有机分解油墨的主要成分是有机铜盐，在加热过程中分解生成铜粒子，因此有机分解油墨在制备、储存以及使用过程中不存在团聚和氧化的问题；并且可以通过形成铜盐配合物，有效降低铜盐的分解温度。铜有机分解油墨存在的问题是含铜量偏低，一方面是受铜盐中铜固有含量的制约，另一方面则受到铜盐在溶剂中的溶解度的制约；其次，有机铜盐在加热过程中会分解产生一些挥发性产物，使得其制备的导电薄膜结构疏松多孔，不适合大面积应用；另外，常用的羧酸铜盐价格相对比较高，不利于其大规模应用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供铜导电油墨的制备方法以及所制得的铜导电油墨，以解决铜有机分解油墨普遍存在的铜含量低、所得导电膜疏松多孔以及有机铜盐价格相对较高的问题。

本发明的另一个目的在于提供以上述得到的铜导电油墨进一步制备铜导电薄膜的方法以及所制得的铜导电薄膜。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式所提供的铜导电油墨的制备方法至少包含下述步骤：S1:将氢氧化铜与胺化合物以摩尔比为1：1～4混合，所述氢氧化铜与所述胺化合物发生配位反应，制得氢氧化铜-胺配合物的铜导电油墨。

本发明的实施方式所提供的铜导电油墨的制备方法，选取了铜含量高、价格低的氢氧化铜作为铜有机分解油墨的铜源，针对氢氧化铜不能自还原生成金属铜的问题，进一步将其与还原性的胺混合，制备得到氢氧化铜-胺配合物有机分解油墨。相对于现有技术而言，本发明使用氢氧化铜制备导电油墨，具有以下优势：一、氢氧化铜是铜含量很高的化合物(仅仅比氧化铜和氧化亚铜的铜含量稍低)，且其成本远低于羧酸铜盐；二、利用胺与氢氧化铜的配位与还原作用，形成自还原有机分解油墨体系，并保持氢氧化铜有机分解油墨较高的铜含量，同时不存在氧化的问题。

可选地，本发明的实施方式中所使用的胺化合物选自辛胺、2-氨基乙醇、2-氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丁醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-甲基二乙醇胺、3-二甲基氨基-1,2-丙二醇、3-二乙基氨基-1,2-丙二醇和2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇中的至少一种。