[发明专利]有机铜盐墨水和铜导电薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及印制电子技术领域，特别涉及一种用于形成导电图案的有机铜盐墨水的制备方法以及以有机铜盐墨水制备铜导电薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，印制电子技术在射频识别标签、可穿戴电子产品、有机发光二极管和有机太阳能材料的应用上引起极大关注。传统的印制电路工业使用光刻技术，然而光刻方法涉及许多步骤，如刻蚀、金属沉积和电镀等，这些过程伴随着大量的有毒化学废弃物的产生。因此许多的研究者开始关注直接的喷墨印刷技术，因为喷墨印刷方法不需要额外的刻蚀以及金属沉积过程，仅仅一步就能在各种基质上获得要求的导电模式。除了过程简单和成本低之外，灵活的模式变化以及能够印刷在大面积的区域是喷墨印刷技术和传统的光刻技术相比具有的最大优势。

喷墨印刷使用低粘度的液相材料油墨通过一个喷嘴印刷，干燥后形成导电图形。金属纳米油墨是最有前景的导电油墨之一，因为它们能通过溶液的形式印刷在各种基质表面，并且由于尺寸效应，能在低温焙烧形成导电薄膜，因此，开发高性能、低成本的导电油墨是喷墨印刷技术最关键的问题。

目前有两种制备导电油墨的方法，第一种方法是目前广泛使用在喷墨印刷技术上的纳米金属油墨，即将制备的金属纳米粒子均匀的分散在溶剂中制备纳米油墨。比如，纳米铜油墨技术，首先通过紫外线照射、热分解以及还原铜盐等不同方法制备金属纳米铜粒子，将纳米铜分散在含有分散剂的溶剂中制备成纳米铜油墨，然后通过喷墨印刷于基材表面形成导电线路。但是，纳米铜制备过程复杂，需要使用多种有机溶剂以及保护剂，对环境影响污染严重；为了避免纳米铜粒子团聚加入的各种保护剂将包覆在纳米铜表面，即使高温焙烧时也很难完全除掉，因而影响导电性；此外，纳米铜在制备以及后处理过程中容易氧化，纳米铜油墨的长时间保存也存在一定问题。

第二种方法是用能在低温还原的金属有机前体的溶液制备成油墨，金属有机前体油墨通过喷墨印刷在基质上，低温烧结或者引入还原剂的情况下能被还原成导电线路。比如，有机铜盐前体技术，在有机溶剂中制备长链的有机铜盐前体，将其分散在甲苯等有机溶剂中制备成有机铜盐油墨，油墨通过喷墨印刷于基材表面，高温焙烧后分解形成导电的铜线路。但是，长链的有机铜盐前体制备过程通常会引入甲苯等有机溶剂，并且必须溶解在甲苯等有机溶剂中才能制备成有机铜油墨，污染严重；长链的有机铜盐前体中铜含量偏低，分解后残留铜含量低会影响导电性；此外，长链的有机铜盐分解温度相对偏高，通常在25O℃以上，分解后仍会有大量的有机成分残留于铜内部。

金、银和铜纳米粒子被认为是前景很好的用在导电油墨上的功能材料，因为它们具有高的导电性(10⁵S/cm)、操作稳定性以及低温过程能力。金和银比铜贵很多，因而在近几年铜纳米油墨的制备引起广泛关注。然而，因为铜纳米粒子的高度活性，表面容易被氧化形成一层薄的氧化层，并且后处理过程中(比如油墨制备、印刷和退火)仍有氧化的可能；使用铜金属有机前体的油墨，其铜金属有机前体大多是长链的有机铜盐，其中铜含量太低，还原后的导电性能大多不能满足要求。所以喷墨印刷用铜油墨仍面临很大挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机铜盐墨水和铜导电薄膜的制备方法，使得生成的铜膜具有良好的导电性以及与基材的附着性，解决了纳米铜容易簇集和氧化的问题，还避免了使用大量有机溶剂造成的环境污染。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种有机铜盐墨水的制备方法，包含以下步骤：

获取短链羟基羧酸铜；

将短链羟基羧酸铜分散于溶剂中，得到所述有机铜盐墨水；其中，所述短链羟基羧酸铜的质量百分比为20-65％。

本发明的实施方式还提供了一种铜导电薄膜的制备方法，包含以下步骤：

采用如权利要求1至6任一项所述的有机铜盐墨水的制备方法制备有机铜盐墨水；

将所述制备得到的有机铜盐墨水施于基材表面，形成有机铜盐墨水层；

对所述有机铜盐墨水层进行干燥，并在氮气氛保护下进行焙烧，形成所述铜导电薄膜。