光烧结粒子制备方法、光烧结靶制备方法及光烧结方法

文档序号:1776274 发布日期:2019-12-03 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 光烧结粒子制备方法、光烧结靶制备方法及光烧结方法 (Light is sintered particle preparation method, light sintering target preparation method and light sintering method ) 是由 金学成 黄现俊 吴敬焕 金德中 于 2018-04-19 设计创作,主要内容包括:本发明提供光烧结粒子制备方法。根据一实施例,可包括:准备纳米粒子的步骤;以及以所要形成上述纳米粒子的基板的热导率为基准,在上述纳米粒子的表面形成厚度互不相同的氧化膜的步骤。(The present invention provides light and is sintered particle preparation method.According to an embodiment, it may include: the step of preparing nanoparticle;And on the basis of the thermal conductivity of the substrate to be formed above-mentioned nanoparticle, in the step of surface of above-mentioned nanoparticle forms thickness mutually different oxidation film.)

光烧结粒子制备方法、光烧结靶制备方法及光烧结方法

技术领域

本发明涉及光烧结粒子制备方法、光烧结靶制备方法及光烧结方法,更具体地,涉及通过控制纳米粒子的表面的氧化膜来提高光烧结有效性的光烧结粒子制备方法、光烧结靶制备方法及光烧结方法。

背景技术

最近,随着电子工程技术和信息技术的发展,便携式电子设备的利用逐渐增加。目前,大部分的电子产品通过光刻工序制造。但是,光刻工序包括十二个以上的步骤,非常复杂,工序成本高、制造时间长,并利用许多有毒性化学物质,因此,可引起环境污染。因此,为了代替这种光刻工序,正积极研究印刷电子。

印刷电子意味着通过丝网印刷、凹版印刷等的印刷工序形成图案的电子产品。这由印刷、干燥、烧结等共三个步骤的简单工序形成,相比于以往的光刻工序,具有价格低、环保、有柔韧性、大面积大量生产、低温/简单工序等的优点,因而备受关注。因此,印刷电子可适用于柔性电子产品、太阳能电池等各种电子产品。

在印刷的电子器件的核心技术中有烧结,根据烧结方法及条件,确定烧结后的图案的导电率及图案的质量。作为以往的导电性油墨的烧结方法,目前具有热烧结方法,但在300℃以上的高温条件下进行烧结,因此,无法适用于作为新一代基板的柔性基板,工序时间长且需要腔室,因而不适合大量生产。

因此,作为新的烧结方法,提出激光烧结法、等离子烧结法、微波烧结法等,但它们也不适合大量生产,因此,本发明人提出白色光极短波光烧结方法。

发明内容

技术问题

本发明所要实现的一技术目的在于,提供考虑基板的特性而具有高有效性的光烧结粒子制备方法、光烧结靶制备方法及光烧结方法。

本发明所要实现的再一技术目的在于,提供在硅基板中也以高质量进行光烧结的光烧结粒子制备方法、光烧结靶制备方法及光烧结方法。

本发明所要实现的另一技术目的在于,提供具有优秀的工序便利性的光烧结粒子制备方法、光烧结靶制备方法及光烧结方法。

本发明所要实现的还有一技术目的在于,提供具有优秀的价格竞争力的光烧结粒子制备方法、光烧结靶制备方法及光烧结方法。

本发明所要实现的又一技术目的在于,提供容易大量生产的光烧结粒子制备方法、光烧结靶制备方法及光烧结方法。

本发明所要实现的技术目的并不局限于如上所述的事项。

解决问题的方案

本发明一实施例的光烧结粒子制备方法可包括:准备纳米粒子的步骤;以及以所要形成上述纳米粒子的基板的热导率为基准,在上述纳米粒子的表面形成厚度互不相同的氧化膜的步骤。

根据一实施例,在形成上述氧化膜的步骤中,在上述基板的热导率小于预设基准值的情况下,第一厚度的氧化膜形成于上述纳米粒子的表面,在上述基板的热导率大于预设基准值的情况下,第二厚度的氧化膜形成于上述纳米粒子的表面,上述第一厚度可小于上述第二厚度。

根据一实施例,上述预设基准值可为1W/mK。

根据一实施例,上述第一厚度可为上述纳米粒子直径的1~3%,上述第二厚度可为上述纳米粒子直径的3~10%。

本发明一实施例的光烧结靶制备方法可包括:准备纳米粒子的步骤;以所要形成上述纳米粒子的基板的热导率为基准,在上述纳米粒子的表面形成厚度互不相同的氧化膜的步骤;以及使形成有上述氧化膜的纳米粒子包含粘合剂树脂来制备导电性靶的步骤。

根据一实施例,在形成上述氧化膜的步骤中,在上述基板的热导率小于预设基准值的情况下,第一厚度的氧化膜形成于上述纳米粒子的表面,在上述基板的热导率大于预设基准值的情况下,第二厚度的氧化膜形成于上述纳米粒子的表面,上述第一厚度可小于上述第二厚度。

根据一实施例,上述预设基准值可为1W/Mk。

根据一实施例,上述第一厚度可为上述纳米粒子直径的1~3%,上述第二厚度可为上述纳米粒子直径的3~10%。

本发明一实施例的光烧结方法可包括:以所要形成上述纳米粒子的基板的热导率为基准,在上述纳米粒子的表面形成厚度互不相同的氧化膜的步骤;使形成有上述氧化膜的纳米粒子包含粘合剂树脂来制备导电性靶的步骤;在上述基板形成所制备的上述导电性靶的步骤;以及对形成于上述基板的导电性靶进行光烧结的步骤。

根据一实施例,在形成上述氧化膜的步骤中,在上述基板的热导率小于预设基准值的情况下,第一厚度的氧化膜形成于上述纳米粒子的表面,在上述基板的热导率大于预设基准值的情况下,第二厚度的氧化膜形成于上述纳米粒子的表面,上述第一厚度小于上述第二厚度,在上述进行光烧结的步骤中,在上述基板的热导率小于预设基准值的情况下,第一强度的光向上述基板照射,在上述基板的热导率大于预设基准值的情况下,第二强度的光向上述基板照射,上述第一强度小于上述第二强度。

本发明另一实施例放入光烧结粒子制备方法可包括:根据所要形成纳米粒子的基板的特性来确定是否需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜的步骤;以及在需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜的情况下,在上述纳米粒子的表面形成氧化膜的步骤。

根据另一实施例,上述基板的特性为热导率,在上述热导率为1W/mK以上的情况下,可判断为需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜。

根据另一实施例,在上述基板包含硅的情况下,可判断为需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜。

本发明另一实施例的光烧结靶制备方法可包括:根据所要形成纳米粒子的基板的特性来确定是否需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜的步骤;在需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜的情况下,在上述纳米粒子的表面形成氧化膜的步骤;以及使形成有上述氧化膜的纳米粒子包含粘合剂树脂来制备导电性靶的步骤。

根据另一实施例,上述基板的特性为热导率,在上述热导率为1W/mK以上的情况下,可判断为需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜。

根据另一实施例,在上述基板包含硅的情况下,可判断为需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜。

本发明另一实施例的光烧结方法可包括:根据所要形成纳米粒子的基板的特性来确定是否需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜的步骤;在需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜的情况下,在上述纳米粒子的表面形成氧化膜的步骤;使形成有上述氧化膜的纳米粒子包含粘合剂树脂来制备导电性靶的步骤;在上述基板形成所制备的上述导电性靶的步骤;以及对形成于上述基板的导电性靶进行光烧结的步骤。

发明的效果

本发明一实施例的光烧结方法可包括:能够以根据基板种类具有最佳光烧结特性的方式形成及控制铜纳米粒子的氧化膜的步骤;制备包含高分子粘合剂树脂的导电性油墨的步骤;在基板印刷(printing)及干燥(drying)上述导电性油墨的步骤;以及利用从氙闪光灯照射的白色光对印刷的上述图案进行光烧结的步骤。

根据本发明的一实施例,在常温/大气条件下,在数毫秒(1~1000ms)以内的非常短的时间内,可还原及烧结氧化皮膜,容易大量生产具有高导电率及可靠性的电子器件。

尤其,根据本发明的一实施例,对于以往的难以执行光烧结工序的硅基板也可进行光烧结工序,可扩大所适用的基板的种类。

附图说明

图1为用于说明本发明一实施例的光烧结方法的流程图。

图2为用于说明本发明一实施例的光烧结方法的步骤S150的图。

图3为用于说明本发明另一实施例的光烧结方法的图。

图4为用于说明基于基板种类及氧化膜的厚度的电阻的图表。

图5为用于说明根据基板的种类形成的氧化膜高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)照片。

图6为示出形成于聚酰亚胺(PI)基板的导电性靶的氧化膜厚度的烧结前后X射线衍射(XRD)变化的图表。

图7为示出形成于硅基板的导电性靶的氧化膜厚度的烧结前后X射线衍射变化的图表。

图8为示出形成于聚酰亚胺基板的导电性靶的氧化膜厚度的扫描电子显微镜(SEM)照片。

图9为示出形成于硅基板的导电性靶的氧化膜厚度的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

以下,参照附图详细说明本发明的优选实施例。但是,本发明的技术思想并不局限于在此说明的实施例,可具体化为其他形态。反而,在此介绍的实施例使所揭示的内容变得更全面、完整,并使本领域技术人员充分理解本发明的思想。

在本说明书中,当提及一个结构要素位于另一结构要素上时,意味着直接形成于另一结构要素上或两者之间介入有第三结构要素。并且,在附图中,为了有效说明技术内容,膜及区域的厚度有所夸张。

并且,在本说明书的各种实施例中,第一、第二、第三等术语用于记述各种结构要素,这些结构要素并不局限于上述术语。这些术语仅用于区分一个结构要素与另一结构要素。因此,在一实施例中的第一结构要素可为另一实施例的第二结构要素。在此说明且例示的各个实施例包括它们的互补实施例。并且,在本说明书中,“和/或”意味着包括前后罗列的结构要素中的至少一个。

在说明书中,除非明确表示不同,否则单数的表达包括复数的表达。并且,“包括”或“具有”等术语用于指定说明书上记载的特征、数字、步骤、结构要素或它们的组合,而不是排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、结构要素或它们的组合的存在或附加可能性。并且,在本说明书中,“连接”意味着间接连接多个结构要素或直接连接多个结构要素。

并且,以下,在说明本发明的过程中,当判断为相关公知功能或结构的具体说明不必要地混淆本发明的主旨时,将省略其具体说明。

图1为用于说明本发明一实施例的光烧结方法的流程图。参照图1,一同说明光烧结粒子制备方法及光烧结靶制备方法。图2为用于说明本发明一实施例的光烧结方法的步骤S150的图。

参照图1,本发明一实施例的光烧结方法可包括:步骤S110,提供纳米粒子;步骤S120,以所要形成上述纳米粒子的基板的热导率为基准,在纳米粒子的表面形成厚度互不相同的氧化膜;步骤S130,使形成有上述氧化膜的纳米粒子包含粘合剂树脂来制备导电性靶;步骤S140,在上述基板形成所制备的上述导电性靶;以及步骤S150,对形成于上述基板的导电性靶进行光烧结的步骤。以下,说明各个步骤。

步骤S110

在步骤S110中,可提供纳米粒子。上述纳米粒子可由金、银、铜中的至少一种物质形成。以下,除非特别提及,否则假设纳米粒子为铜纳米粒子。

步骤S120

在步骤S120中,以所要形成上述纳米粒子的基板的热导率为基准,在纳米粒子的表面可形成厚度互不相同的氧化膜。

例如,上述基板可为柔性基板,也可为硬性基板。例如,基板可由相纸、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、纸、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚、聚醚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、丙烯酸树脂、耐热性环氧(Epoxy)、BT环氧/玻璃纤维、醋酸乙烯树脂(EVA)、丁基橡胶树脂、聚芳酯、聚酰亚胺中的至少一种材料构成。并且,为了太阳能电池及半导体器件,可由玻璃、非晶硅(armophous silicon)、单晶硅(mono-crystalinesilicon)、多晶硅(poly-crystaline silicon)及陶瓷中的至少一种材料构成。

在此情况下,根据基板的特性,如热导率、柔韧性等,可控制所要形成于准备的纳米粒子的表面的氧化膜的厚度。例如,基板可根据其种类具有如在表1记载的热导率及柔韧特性。

表1

根据一实施例,在热导率小于预设的基准的情况下,第一厚度的氧化膜可形成于纳米粒子的表面,在热导率大于预设的基准的情况下,可形成比第一厚度厚的第二厚度的氧化膜。更具体地,在基板的热导率小于1W/mK的情况下,厚度小于纳米粒子直径的1%至3%的氧化膜可形成于纳米粒子的表面,在基板的热导率大于1W/mK的情况下,厚度为纳米粒子直径的3%至10%的氧化膜可形成于纳米粒子的表面。

根据一实施例,通过各种方法可在上述纳米粒子的表面形成氧化膜。例如,可使用利用腔室(chamber)、热板(hot plate)等在空气中加热来进行氧化的方法,可使用在制备纳米粒子之后通过等离子(plasma)处理或额外的后处理(post treatment)进行氧化的方法,但并不局限于此。并且,上述氧化膜厚度可同时调节加热温度(heating temperature)、氧化时间(oxidation time)或氧分压(oxygen partial pressure)中的一种或两种以上的组合来控制。

可通过上述步骤S110及步骤S120制备本发明一实施例的光烧结粒子。以下,说明步骤S130。

步骤S130

在步骤S130中,可使形成有上述氧化膜的纳米粒子包含粘合剂树脂来制备导电性靶。在此情况下,导电性靶意味着光烧结靶,可理解为包含光烧结油墨及糊剂的概念。

为了提高所制备的上述光烧结油墨的分散性及还原性,可添加粘合剂树脂。例如,上述粘合剂树脂可包含聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、葡聚糖、偶氮双及十二烷基苯硫酸钠中的至少一种物质。在此情况下,粘合剂的分率可为1~50重量百分比。并且,若粘合剂的重均分子量非常低,则分散或还原效果降低,在粘合剂的重均分子量大于500000的情况下,形成凝固体,因此,优选地,使用重均分子量为10000~500000的粘合剂。根据铜纳米粒子的氧化膜的厚度,粘合剂的种类及添加量可不同。

可在通过步骤S110及步骤S120制备的光烧结粒子中进行步骤S130,来形成光烧结靶。以下,说明步骤S140。

步骤S140

在步骤S140中,所制备的上述光烧结靶可形成于上述基板。

上述光烧结靶可通过各种方法形成于上述基板。例如,可使用丝网印刷(screenprinting)、喷墨印刷(inkjet printing)、微接触印刷(micro-contactprinting)、压印(imprinting)、凹版印刷(gravure printing)、凹版胶印(gravure-offset printing)、柔性版印刷(Flexography printing)及旋涂(spincoating)中的至少一种方法。

并且,形成于上述基板的光烧结靶可通过干燥(drying)过程干燥。例如,形成于上述基板的光烧结靶可通过热风机、烘箱(heat chamber)、热板(hotplate)、红外线或它们的组合干燥。干燥温度可设置成不损伤基板的温度。在基板为聚合物基板的情况下,干燥温度可在60~150℃的范围内。

步骤S150

在步骤S150中,可对形成于基板的光烧结靶进行光烧结。光烧结靶可通过从氙灯发射的极短波白色光接收光能并进行光烧结来具有导电性。在上述光烧结工序中,需照射充分地光能才能使氧化膜均被还原来进行烧结,在瞬间照射高能量的情况下,需要防止基板受损的情况。因此,为了提高烧结效果,可通过用于逐渐还原氧化膜的步骤的光烧结技法进行照射白色光的步骤。

为帮助理解,一同参照图2的(a)部分,在在基板10的一面形成光烧结靶20的状态下,可通过氙闪光灯30向光烧结靶20提供光50。在此情况下,为提高光效率,可在氙闪光灯30的一侧设置向对象体反射光的反射器40(reflector)。

在此情况下,向光烧结靶提供的光可通过各种变量组合。例如,如图2的(b)部分所示,可控制光提供时间、光强度、光脉冲等的变量。例如,提供的光的条件根据脉冲幅度(0.01~50ms)、脉冲缝隙(0.01~100ms)、脉冲数量(1~100次)、光强度(0.1~100J/cm2)的变化而不同,由此,总光能量最大可具有100J/cm2的光能量。

在此情况下,用于烧结的能量范围可根据基板而不同。例如,在上述基板的热导率小于预设基准值的情况下,第一强度的光向上述基板照射,在上述基板的热导率大于预设基准值的情况下,比第一强度强的第二强度的光可向上述基板照射。更具体地,在基板的热导率小于1W/mK的情况下,光强度可具有小于0.1J/cm2至20J/cm2的范围,在基板的热导率大于1W/mK的情况下,光强度可具有20J/cm2至100J/cm2的范围。

以上,参照图1及图2说明了本发明一实施例的光烧结粒子制备方法、光烧结靶制备方法及光烧结方法。以下,说明本发明一实施例的机理。

考虑基板特性的光烧结机理

使用极短波白色光的急速光烧结工序的机理(mechanism)如下,即,若从氙灯照射的白色光脉冲的光能到达至靶,则光能转换为热能来使靶层的温度瞬间上升,使得靶层在非常短的时间内被烧结。因此,光烧结特性根据包括靶层的吸光度(light absorption)、热容量(heat capacity)、热导率(thermalconductivity)在内的基板的物性而不同,因此,需随着根据光烧结特性的烧结气氛,控制光照射条件及纳米粒子。但是,在以往,未认识到基板的物性与光烧结变量具有关联,因此,难以提高光烧结效率。尤其,在研究以热导率高的基板为对象进行光烧结的方案的过程中,存在困难。

本发明人提供考虑基板特性的技术解决方法。

为了使光烧结靶还原及烧结,光烧结靶和/或纳米粒子的温度需达到特定温度水平。在热传递方面中,基板的热导率越高,则更加急速的从光烧结靶向基板传递热能,因此,为了对光烧结靶进行烧结而照射(irradiation)的光能变高。因此,在将如硅等的热导率高的材料用作基板的情况下,相比于使用聚合物等热导率低的基板的情况,需要高能量的光照射时间。

由此,在热导率高的硅基板的情况下,由于高的热导率,被基板夺去对光烧结靶进行烧结所需的热能,因此,只有氧化膜的厚度厚才能提高光烧结特性。并且,在厚的氧化膜中,基板的热导率越高,则使烧结所需的光照射能量变大,在此情况下,可防止光烧结靶燃烧或从基板剥离。

与此不同地,在热导率低的聚合物基板(聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯等)的情况下,为使基板的损伤(damage)最小化,需使烧结所需的光能最小化,因此,纳米粒子的氧化膜的厚度越薄,则越可提高光烧结特性。

因此,根据本发明的一实施例,在基板的热导率低的情况下,提供薄氧化膜及低强度的烧结光,与此不同地,在基板的热导率高的情况下,提供厚氧化膜及高强度的烧结光,从而提高光烧结靶的导电率特性并可实现基板的稳定性。

图3为用于说明本发明另一实施例的光烧结方法的图。参照图3,还一同说明光烧结粒子制备方法及光烧结靶制备方法。

参照图3,本发明另一实施例的光烧结方法可包括:步骤S210,提供纳米粒子;步骤S220,根据所要形成纳米粒子的基板的特性来确定是否需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜;步骤S230,在需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜的情况下,在上述纳米粒子的表面形成氧化膜;步骤S240,使形成有上述氧化膜的纳米粒子包含粘合剂树脂来制备导电性靶;步骤S250,在上述基板形成所制备的上述导电性靶;以及步骤S260,对形成于上述基板的导电性靶进行光烧结。以下,说明各个步骤。在此情况下,将省略与之前参照图1说明的步骤重复的部分的说明。

步骤S210与步骤S110相对应,因此,将省略具体说明。

在步骤S220中,可根据所要形成纳米粒子的基板的特性判断是否需要在上述纳米粒子的表面形成氧化膜。

根据一实施例,在基板的特性,如基板的热导率大于预设的基准的情况下,可判断为需要在纳米粒子的表面形成氧化膜。在此情况下,根据预设的基准的热导率可为1W/mK。

与此不同地,在基板的种类,如基板包含硅的情况下,可判断为需要在纳米粒子的表面形成氧化膜。

在步骤S230中,在步骤S220的判断结果,判断无需形成氧化膜的情况下,可向纳米粒子的表面提供氧化膜。

步骤S240、步骤S250及S260分别与步骤S130、步骤S140、及S150相对应,因此,将省略具体说明。

根据参照如上所述的图3说明的实施例,可通过根据基板的特性判断是否形成氧化膜的步骤,可进行考虑基板的特性的光烧结。

根据考虑基板的特性的效果与之前参照图1及图2说明你的内容重复,因此,将省略说明。以下,参照图4至图9说明本发明实施例的特性。

图4为用于说明根据基板种类及氧化膜厚度的电阻的图表,图5为用于说明根据基板的种类形成的氧化膜的高分辨率透射电子显微镜照片,图6为示出形成于聚酰亚胺基板的导电性靶的氧化膜厚度的烧结前后X射线衍射变化的图表,图7为示出形成于硅基板的导电性靶的氧化膜厚度的烧结前后X射线衍射变化的图表,图8为示出形成于聚酰亚胺基板的导电性靶的氧化膜厚度的扫描电子显微镜照片,图9为示出形成于硅基板的导电性靶的氧化膜厚度的扫描电子显微镜照片。

为了实验,准备了实施例1至实施例6。

实施例1

在200℃的温度条件下的烘箱内混合平均直径为100nm的铜纳米粒子并氧化1分钟。在4g的二乙二醇丁醚(DGBE,Diethylene glycol butyl ether)溶剂混合0.9g的聚乙烯吡咯烷酮并利用声波发生器分散30分钟。向上述混合溶液添加12g的氧化的铜粒子后,利用三辊轧机(3-roll mill)分散40分钟,从而制备铜糊剂。利用丝网印刷机在硅基板的上侧以电极形态印刷制备的上述铜糊剂后,若利用100℃温度条件下的红外线干燥15分钟,则完成电极图案。向上述电极图案照射极短波白色光。在此情况下,极短波白色光的脉冲数量为40个、脉冲宽度为1ms、脉冲间隔为20ms、总照射能量为60J/cm2

实施例2

在200℃的温度条件下的烘箱内混合平均直径为100nm的铜纳米粒子并氧化4分钟。在4.5g的二甘醇(DEG,Diethylene glycol)溶剂混合0.9g的聚乙烯吡咯烷酮并利用声波发生器分散30分钟。向上述混合溶液添加11.4g的氧化的铜粒子后,利用三辊轧机分散45分钟,从而制备铜糊剂。利用丝网印刷机在硅基板的上侧以电极形态印刷制备的上述铜糊剂后,若利用100℃温度条件下的红外线干燥15分钟,则完成电极图案。向上述电极图案照射极短波白色光。在此情况下,极短波白色光放入脉冲数量为30个、脉冲宽度为1ms、脉冲间隔为30ms、总照射能量为55J/cm2

实施例3

在200℃的温度条件下的烘箱内混合平均直径为100nm的铜纳米粒子并氧化7分钟。在4.5g的二甘醇溶剂混合0.9g的聚乙烯吡咯烷酮并利用声波发生器分散30分钟。向上述混合溶液添加11.4g的氧化的铜粒子后,利用三辊轧机分散50分钟,从而制备铜糊剂。利用丝网印刷机在硅基板的上侧以电极形态印刷制备的上述铜糊剂后,若利用120℃温度条件下的红外线干燥15分钟,则完成电极图案。向上述电极图案照射极短波白色光。在此情况下,极短波白色光的脉冲数量为25个、脉冲宽度为1.5ms、脉冲间隔为25ms、总照射能量为50J/cm2

实施例4

平均直径为40nm的铜纳米粒子。在4.5g的二甘醇溶剂混合0.9g的聚乙烯吡咯烷酮并利用声波发生器分散30分钟。向上述混合溶液添加11.4g的氧化的铜粒子后,利用三辊轧机分散45分钟,从而制备铜糊剂。利用丝网印刷机在聚酰亚胺基板的上侧以电极形态印刷制备的上述铜糊剂后,若利用100℃温度条件下的红外线干燥20分钟,则完成电极图案。向上述电极图案照射极短波白色光。在此情况下,照射时间为10ms、脉冲数量为1个、脉冲能量为12.5J/cm2

实施例5

在100℃的温度条件下的烘箱内混合平均直径为40nm的铜纳米粒子并氧化3个小时。在4.5g的二甘醇溶剂混合0.9g的聚乙烯吡咯烷酮并利用声波发生器分散30分钟。向上述混合溶液添加11.4g的氧化的铜粒子后,利用三辊轧机分散50分钟,从而制备铜糊剂。利用丝网印刷机在聚酰亚胺基板的上侧以电极形态印刷制备的上述铜糊剂后,若利用100℃温度条件下的热板干燥1个小时,则完成电极图案。向上述电极图案照射极短波白色光。在此情况下,照射时间为10ms、脉冲数量为1个、脉冲能量为15J/cm2

实施例6

在200℃的温度条件下的烘箱内混合平均直径为40nm的铜纳米粒子并氧化2个小时。在4.5g的二甘醇溶剂混合0.9g的聚乙烯吡咯烷酮并利用声波发生器分散30分钟。向上述混合溶液添加11.4g的氧化的铜粒子后,利用三辊轧机分散50分钟,从而制备铜糊剂。利用丝网印刷机在聚酰亚胺基板的上侧以电极形态印刷制备的上述铜糊剂后,若利用100℃温度条件下的热板干燥1个小时,则完成电极图案。向上述电极图案照射极短波白色光。在此情况下,照射时间为20ms、脉冲数量为1个、脉冲能量为15J/cm2

参照图4,根据基板是否为热导率低的聚酰亚胺基板或硅基板,可确认铜纳米粒子的表面的氧化膜厚度不同情况下的电阻。如图4及下述表2所示,在基板的热导率低的聚酰亚胺基板的情况下,氧化膜的厚度越薄,则导电率越优秀。与此不同地,在基板的热导率高的硅基板的情况下,即使氧化膜的厚度变厚,导电率依然优秀。尤其,在硅基板的情况下,可通过在光烧结靶形成氧化物来大大改善导电率。

表2

与此不同地,在没有铜粒子的氧化膜的情况下(0nm、0.2nm),两种基板均未利用光烧结进行烧结。这是因为,在没有氧化膜的铜纳米粒子的情况下,当照射强脉冲的白色光时,铜图案与空气中的氧进行反应来燃烧。

参照图5,为示出实施例2及实施例4的氧化膜以规定的厚度形成于铜纳米粒子的表面的照片,在用于形成氧化膜的处理过程之前,未观察到非晶(氧化膜层),在经过氧化处理过程之后,如在聚酰亚胺基板中形成0.8nm的氧化膜、在硅基板中形成5.8nm的氧化膜,根据各自的基板形成最佳化的氧化膜。

参照图6,可确认在聚酰亚胺基板形成光烧结靶并使氧化膜的厚度设置的不同的X射线衍射图表。发生了与涂敷于铜纳米粒子的外部的聚合物表面改性剂进行反应引起的氧化铜膜还原反应,由此,具有3.6nm以下的氧化膜厚度的铜纳米粒子的氧化铜还原为纯铜并烧结。另一方面,若形成过多的氧化膜来形成过多的氧化铜(II)(CuO),则在照射极短波白色光后,也依然残留很多氧化膜(图8),并示出高度电阻。因此,为提高铜纳米油墨的光烧结特性,必须适当地控制氧化膜。

参照图7,可确认在硅基板形成光烧结靶并使氧化膜的厚度设置的不同的X射线衍射图表。如图7所示,通过形成具有0.2nm(自然氧化)的薄厚度的氧化膜无法进行烧结,氧化膜只有具有如5.8nm、7.1nm的厚度才能进行烧结。即,在热导率高的基板的情况下,通过实验确认氧化膜需具有厚的厚度。

参照图8及图9,在聚酰亚胺基板的情况下,氧化膜的厚度越厚,气孔越多,因此,导电率特性变得不好,在硅基板的情况下,当氧化膜的厚度在2.7nm至7.1nm的范围内时,导电率特性没有大的差异。

以上,根据如上所述的本发明的实施例,能够以根据基板种类具有最佳光烧结特性的方式提供具有氧化皮膜的纳米粒子。由此,可在以往极其难以实现的高热导率的基板进行光烧结工序。并且,根据基板的特性将氧化膜的厚度及光烧结条件控制得不同,由此,可提高光烧结效率。

以上,通过优选实施例详细说明了本发明,本发明的范围并不限定于特定实施例,需通过发明要求保护范围解释。并且,只要是本技术领域的普通技术人员可在不超出本发明的范围内进行许多修改和变形。

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