形成含有銀的導(dǎo)電路徑的方法和包含含有銀的導(dǎo)電路徑的復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在基底上形成包含Ag的導(dǎo)電路徑的方法；可通過在基底上形成包含Ag的導(dǎo)電路徑的方法得到的復(fù)合材料；包含含Ag層的復(fù)合材料；包含AgNOj^組合物；和包含AgNOj^組合物在形成導(dǎo)電路徑中的用途。
[0002]發(fā)明背景
[0003]一般而言，可將現(xiàn)有技術(shù)已知的在基底上形成導(dǎo)電路徑的方法分為三類方法。第一類涉及“減”法。其中典型地將金屬層沉積于基底上，通過平版印刷將光阻層圖案化在金屬層上，然后將金屬層蝕刻以形成導(dǎo)電路徑。第二類涉及“加”法。其中典型地將導(dǎo)電路徑例如通過絲網(wǎng)印刷印在基底上。第三類涉及將“減”法和“加”法步驟結(jié)合的方法。盡管“加”法固有地更經(jīng)濟，即需要較少的材料消耗和較少的工藝步驟，但可通過“減”法得到更細的導(dǎo)電路徑。需要在塑料基底表面上的導(dǎo)電圖案。塑料基底，即聚合物基底的機械、光學(xué)以及電性能在眾多應(yīng)用，即在半導(dǎo)體技術(shù)如光電技術(shù)和OLED領(lǐng)域方面是有利的。應(yīng)用包含銅的導(dǎo)電路徑長期以來是現(xiàn)有技術(shù)已知的。實現(xiàn)涉及費力或昂貴或者二者兼具的“加”或“減”法?，F(xiàn)有技術(shù)中更近期已知的是涉及將導(dǎo)電糊施加在基底上以形成導(dǎo)電圖案的方法(參見例如EP O 239 901 BK US 2013/0069014 Al)。這類方法為例如絲網(wǎng)印刷和膠版印刷。這些方法伴隨“加”法典型的限制。另外，可用于這些印刷技術(shù)的糊必須匹配某些粘度極限，即需要IPa.s以上的粘度以得到良好的印刷結(jié)果。
[0004]一般而言，現(xiàn)有技術(shù)已知的在基底上形成導(dǎo)電路徑的方法顯示以下缺點?，F(xiàn)有技術(shù)已知的形成導(dǎo)電路徑的方法涉及在聚合物基底如聚酯的軟化溫度以上的溫度?，F(xiàn)有技術(shù)已知的形成導(dǎo)電路徑的方法涉及可能損害聚合物基底的溶劑。現(xiàn)有技術(shù)已知的形成導(dǎo)電路徑的方法不能提供足夠精細的導(dǎo)電路徑?，F(xiàn)有技術(shù)已知的形成導(dǎo)電路徑的方法是昂貴或費力的或者兼具二者。現(xiàn)有技術(shù)已知的形成導(dǎo)電路徑的方法對于潤濕角或表面張力或者二者有限制?，F(xiàn)有技術(shù)已知的形成導(dǎo)電路徑的方法對粘度有限制?，F(xiàn)有技術(shù)已知的形成導(dǎo)電路徑的方法對導(dǎo)電顆粒的尺寸有限制。現(xiàn)有技術(shù)已知的形成導(dǎo)電路徑的方法不適用于聚合物基底如聚酯?，F(xiàn)有技術(shù)已知的形成導(dǎo)電路徑的方法不適用于在三維非平面基底上形成導(dǎo)電路徑?，F(xiàn)有技術(shù)已知的形成導(dǎo)電路徑的方法產(chǎn)生導(dǎo)電路徑在基底上太低的粘附強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]總體上，本發(fā)明的目的是至少部分地克服由現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生的缺點。本發(fā)明的目的是提供在聚合物基底上，例如在聚酯基底上形成導(dǎo)電路徑的方法。本發(fā)明的目的是提供在基底上形成具有降低的線寬的導(dǎo)電路徑的方法。本發(fā)明的目的是提供在基底上形成具有高比導(dǎo)電率的導(dǎo)電路徑的方法。本發(fā)明的目的是提供在基底上形成肉眼不可見的導(dǎo)電路徑的方法。本發(fā)明的目的是在基底上形成機械撓性的導(dǎo)電路徑的方法。本發(fā)明的目的是提供在基底上形成具有高粘附強度的導(dǎo)電路徑的方法。本發(fā)明的另一目的是提供在基底上形成導(dǎo)電路徑的方法，所述方法對于粘度沒有或很少限制或二者。本發(fā)明的另一目的是提供在基底上形成導(dǎo)電路徑的方法，所述方法對導(dǎo)電顆粒尺寸沒有或很少限制或二者。本發(fā)明的另一目的是提供在基底上形成導(dǎo)電路徑的方法，所述方法對潤濕角沒有或很少限制或二者。本發(fā)明的另一目的是提供在基底上形成導(dǎo)電路徑的方法，所述方法對表面張力沒有或很少限制或二者。本發(fā)明的目的是提供在基底上形成導(dǎo)電路徑的方法，所述方法不涉及將基底加熱至聚合物如聚酯的軟化點溫度以上。本發(fā)明的目的是提供在基底上形成導(dǎo)電路徑的方法，其中導(dǎo)電路徑的微晶尺寸為約30至約80nm。本發(fā)明的目的是提供在三維非平面基底上形成導(dǎo)電路徑的方法。本發(fā)明的另一目的是提供在基底上形成具有選自如下的一種性能的導(dǎo)電路徑的方法:改進的機械性能、改進的光學(xué)性能和改進的電性能或其中至少兩種的組合。優(yōu)選的機械性能為撓性或塑性或二者。優(yōu)選的光學(xué)性能為透明度或吸收性或二者。優(yōu)選的電性能為導(dǎo)電性。本發(fā)明的另一目的是提供在基底上形成導(dǎo)電路徑的方法，所述方法涉及關(guān)于基底設(shè)計的更高自由度。本發(fā)明的另一目的是提供包含根據(jù)以上目的中任一個的具有導(dǎo)電路徑的基底的電子復(fù)合材料。本發(fā)明的另一目的是提供電子復(fù)合材料，所述電子復(fù)合材料包含根據(jù)以上目的中任一個的具有導(dǎo)電路徑的基底。本發(fā)明的又一目的是提供用于在基底上形成根據(jù)以上目的中任一個的導(dǎo)電路徑的組合物。本發(fā)明的又一目的是提供用于在根據(jù)以上目的中任一個的基底上形成導(dǎo)電路徑的組合物。本發(fā)明的另一目的是提供用于在基底上形成導(dǎo)電路徑的更加化學(xué)穩(wěn)定的可消耗溶液。本發(fā)明的另一目的是提供銀層，所述銀層包含具有降低的平均粗糙度的銀層表面。本發(fā)明的另一目的是提供具有降低的層厚度的銀層。本發(fā)明的另一目的是提供包含銀層的層序列，其中層序列具有降低的總厚度。本發(fā)明的另一目的是提供具有高導(dǎo)電率和降低的線寬和降低的厚度并可在低溫下施加在基底上的導(dǎo)電路徑。
[0006]獨立權(quán)利要求對以上目的中至少一個的解決方案作出貢獻。從屬權(quán)利要求提供也用作上述目的中至少一個的解決方案的本發(fā)明優(yōu)選實施方案。
【附圖說明】
:
[0007]I本發(fā)明方法的流程圖
[0008]2本發(fā)明另一方法的流程圖；
[0009]3本發(fā)明另一方法的流程圖；
[0010]4本發(fā)明另一方法的流程圖；
[0011]5本發(fā)明電子復(fù)合材料的層序列的示意性截面?zhèn)纫晥D；
[0012]6本發(fā)明另一電子復(fù)合材料的層序列的示意性截面?zhèn)纫晥D；
[0013]7本發(fā)明另一電子復(fù)合材料的層序列的示意性截面?zhèn)纫晥D；
[0014]8本發(fā)明另一電子復(fù)合材料的層序列的示意性截面?zhèn)纫晥D；
[0015]9本發(fā)明另一電子復(fù)合材料的層序列的示意性截面?zhèn)纫晥D；
[0016]10本發(fā)明層序列的示意性截面?zhèn)纫晥D
【具體實施方式】
[0017]由包含如下工藝步驟的方法對以上目的中至少一個的解決方案作出貢獻:
[0018]a)提供具有基底表面的基底；
[0019]b)提供第一組合物，其包含:
[0020]i) SnCl2，和
[0021]ii)水;
[0022]c)提供第二組合物，其包含:
[0023]i)硫酸，和
[0024]ii)還原劑；
[0025]d)提供第三組合物，其可通過將如下組分混合而得到:
[0026]i) AgNO3,
[0027]ii)硝酸；
[0028]iii)水，和
[0029]iv)NH3；
[0030]e)使基底表面與第一組合物接觸，得到活化基底表面；
[0031]f)使活化基底表面與第二組合物和第三組合物接觸，其中活化基底表面具有約10至約50°C范圍內(nèi)的溫度。
[0032]優(yōu)選的水為蒸餾水。優(yōu)選在基底表面與第一組合物接觸以前，將基底表面用軟化水洗滌。優(yōu)選的軟化水具有小于0.1 μ S，優(yōu)選小于0.08 μ S，更優(yōu)選小于0.05 μ S的導(dǎo)電率。
[0033]還原劑優(yōu)選為有機化合物。優(yōu)選的還原劑包含醛基團，或者能夠在溶液中形成醛基團，或者二者。優(yōu)選的還原劑為還原糖。優(yōu)選的還原糖為單糖或聚糖或者二者。優(yōu)選的單糖為選自如下的一種:醛糖、偶姻、葡萄糖、右旋糖、半乳糖和果糖，或其中至少兩種的組合。優(yōu)選的第二組合物進一步包含穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑使選自由第一組合物、第二組合物和第三組合物或其中至少兩種的組合組成的組中的一種穩(wěn)定。優(yōu)選的穩(wěn)定劑包含醛。優(yōu)選的醛為甲醛。甲醛優(yōu)選使包含糖的水溶液穩(wěn)定以防生物污染或生長或者二者。
[0034]對于在整個該文件中的使用，與組合物接觸可代表與單一組合物接觸、或者與包含組合物的混合物接觸，或者與通過將組合物與一種或多種其它組合物混合而得到的混合物接觸。在后一備選方案中，混合物可能不包含原始組成，而是組合物與一種或多種其它組合物的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0035]在本發(fā)明的一個實施方案中，還原劑為糖。優(yōu)選的糖為聚糖。優(yōu)選的聚糖為二糖或低聚糖或者二者。優(yōu)選的二糖為乳糖或麥芽糖或者二者。
[0036]在本發(fā)明的一個實施方案中，第一組合物包含基于第一組合物的總重量小于I重量％，優(yōu)選小于0.09重量％，更優(yōu)選小于0.08重量％，最優(yōu)選小于0.05重量％的Ag。
[0037]在本發(fā)明的一個實施方案中，
[0038]a)該方法包括另外的工藝步驟，提供包含以下組分的第四組合物:
[0039]i)NaOH，
[0040]ii)NH3，和
[0041]iii)水；和
[0042]b)工藝步驟f)還包括使活化基底表面與第四組合物接觸。
[0043]在本發(fā)明的一個實施方案中，在基底表面與第二組合物、第三組合物和第四組合物接觸以前，將第三組合物和第四組合物混合。優(yōu)選在使基底表面與第二組合物、第三組合物和第四組合物接觸以前24小時，更優(yōu)選5小時，最優(yōu)選30分鐘，將第三組合物和第四組合物混合。
[0044]在本發(fā)明的一個實施方案中，選自第一組合物、第二組合物、第三組合物和第四組合物中的一種或者其中至少兩種的組合包含基于通過該特征表征的組合物的總重量小于lppmw，優(yōu)選小于0.9ppmw，更優(yōu)選0.08ppmw，最優(yōu)選小于0.05ppmw的不同于由Sn、Na和Ag組成的組中的每一個的已有陽離子的其它陽離子。
[0045]在本發(fā)明的一個實施方案中，在基底表面與第二組合物和第三組合物以及任選第四組合物接觸以前小于30秒，優(yōu)選小于20秒，更優(yōu)選小于10秒，更優(yōu)選小于5秒，更優(yōu)選小于3秒，甚至更優(yōu)選小于2秒，最優(yōu)選小于I秒；將第二組合物和第三組合物以及任選第四組合物混合。優(yōu)選第二組合物和第三組合物以及任選第四組合物通過噴嘴混合。優(yōu)選的噴嘴為多流體噴嘴。在通過多流體噴嘴的優(yōu)選混合中，將第二組合物和第三組合物以及任選第四組合物在多流體噴嘴外部混合。
[0046]在本發(fā)明的一個實施方案中，根據(jù)該方法的基底包括選自如下的一種:聚合物、陶瓷、半導(dǎo)體、石頭和玻璃，或其中至少兩種的組合。優(yōu)選的基底包括聚合物。包含聚合物的優(yōu)選基底為ABS塑料基底。
[0047]在本發(fā)明的一個實施方案中，根據(jù)該方法的聚合物為選自如下的一種:聚酰亞胺、聚酯、PEDOT:PSS、聚乙炔、聚亞苯基亞乙烯、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和聚苯硫醚，或其中至少兩種的組合。優(yōu)選的聚合物為聚酯或PEDOT:PSS或者二者。
[0048]在本發(fā)明的一個實施方案中，第一層通過所述方法得到，其中第一層:
[0049]a)施加在基底表面上，
[0050]b)包含 Ag，且
[0051]c)包含第一層表面。
[0052]優(yōu)選的第一層為導(dǎo)電的。
[0053]在本發(fā)明的一個實施方案中，根據(jù)該方法的第一層具有通過基底表面上的位置的非常數(shù)函數(shù)描述的層厚度。
[0054]在本發(fā)明的一個實施方案中，第一層具有約1nm至約100 μ m，優(yōu)選約15nm至約10 μ m，更優(yōu)選約20nm至約5 μ m，更優(yōu)選約20nm至約3 μ m，更優(yōu)選約20nm至約2 μ m，更優(yōu)選約20nm至約I μ m，更優(yōu)選約20nm至約500nm，更優(yōu)選約20nm至約450nm，甚至更優(yōu)選約20nm至約400nm，最優(yōu)選約20nm至約10nm的層厚度。
[0055]在本發(fā)明的一個實施方案中，根據(jù)該方法的第一層包含具有約5至約ΙΟΟμ