纳米银粉的制备及其在激光蚀刻浆料中的应用研究

摘要

近十几年智能手机经历了快速的发展，这一过程中，人们对超薄手机的追求从未停止过，并且近几年人们的视线开始转移到对超窄边框的追求。对于触屏手机来说，边框宽度成为影响视觉效果的一大关键因素。超窄边框的实现需要超窄的银浆线路，而超窄银浆线路，除了依赖激光蚀刻的精度之外，对银浆中的纳米银尺寸与性能也有严格的要求。本论文将制备好的激光蚀刻银浆先印刷后烘干，对烘干后的银浆进行激光蚀刻工艺加工方式，来得到超窄线路。这种工艺的实现，需要纳米银粉与激光蚀刻浆料有比较好的相容性。所以本论文重点研究制备符合激光蚀刻工艺的纳米银粉，以及纳米银粉与激光蚀刻浆料混合工艺方式对烘干后激光蚀刻银浆性能的影响。
　　本论文使用化学还原的方法来制备纳米银粉，分别探讨硝酸银、抗坏血酸、乙二胺四乙酸二钠、二水合柠檬酸钠，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等试剂的浓度对纳米银制备的影响。当硝酸银的浓度为0.2 mol/L时，制备的纳米银颗粒在100 nm左右，并且没有特别大的颗粒，符合激光蚀刻的要求。之后通过单一变量法，确定抗坏血酸与硝酸银的摩尔比为1:2，二水合柠檬酸钠与硝酸银摩尔比为0.1:1，PVP与硝酸银质量百分比为2%，PH值为1时，制备的纳米银粉尺寸大小合适，与激光蚀刻浆料混合烘干后方阻也比较低，并且没有使用对环境有严重污染的化学试剂，同时成本也比较低，最符合激光蚀刻要求。进行20倍、100倍、500倍放大实验，发现实验室条件下，当放大倍数超过100倍时，银粉的单分散性变差。
　　本论文研究了溶液中纳米银粉的分离方法，分别探究了自然沉降法、加絮凝剂的方法和使用真空泵抽滤的方法，发现自然物理沉降法分离银粉耗时较长，约为100 min，但基本没有银损失；而加入絮凝剂分离银粉的方法耗时约为20 min，虽然节约了时间，但是引入的新物质很难去除，一定程度上影响了银粉的阻值；使用循环水式多用真空泵抽滤的方法，成本最低且效率最高，并且不会因为引入新物质而影响到激光蚀刻银浆的阻值。还分别研究了乙醇、乙酸乙酯、乙酸作为清洗剂对纳米银在激光蚀刻浆料中方阻的影响，结果表明使用乙酸作清洗剂，并且纳米银粉与乙酸质量体积比为4%，超声处理20 min时的清洗方式，纳米银粉在激光蚀刻浆料中的方阻较低，最符合激光蚀刻浆料的要求。
　　本文研究了纳米银粉在激光蚀刻浆料中的烘干时间、投粉量、混合研磨时间的不同，对烘干性能的影响。结果表明，烘干时间为60 min、投粉量为75%、混合研磨时间为40 min时，纳米银粉能与激光蚀刻浆料很好地相容，并且表现出较低的方阻值，最符合激光蚀刻浆料的要求。

目录

第1章 绪 论

1.1课题背景及研究目的和意义

1.2纳米银粉的制备方法及其发展现状

1.2.1纳米银粉的简介

1.2.2纳米银粉的制备方法

1.2.3国内外纳米银粉的商业应用现状

1.3激光蚀刻银浆的简介

1.3.1激光蚀刻概述

1.3.2激光蚀刻银浆的发展现状

1.4本文主要研究内容

第2章 材料的制备及表征方法

2.1.1实验材料

2.1.2实验仪器及设备

2.2样品的制备方法和步骤

2.2.1纳米银的制备

2.2.2纳米银的清洗方法

2.2.3激光蚀刻银浆的制备

2.3样品的表征方法

2.3.1扫描电子显微镜分析

2.3.2透射电子显微镜分析

2.3.3衍射图谱分析

2.3.4能量色散谱分析

2.3.5热重分析

2.3.6方阻测试

2.3.7激光粒度测试

2.3.8刮板细度测试

2.3.9附着力测试

2.3.10 红外测试

第3章 纳米银粉的制备研究

3.1纳米银粉的制备及工艺参数的影响

3.1.1纳米银粉的制备

3.1.2硝酸银浓度对样品影响的研究

3.1.3还原剂对样品影响的研究

3.1.4络合剂对样品影响的研究

3.1.5分散剂对样品影响的研究

3.1.6体系PH值对样品影响的研究

3.2样品固液分离方法的研究

3.2.1自然物理沉降法分离纳米银

3.2.2加入絮凝剂分离纳米银

3.2.3抽滤方法分离纳米银

3.3样品洗涤方法的研究

3.3.1乙醇作清洗剂对样品的影响

3.3.2乙酸乙酯作清洗剂对样品的影响

3.3.3乙酸作清洗剂对样品的影响

3.4纳米银制备放大实验研究

3.5本章小结

第4章 纳米银粉在激光蚀刻浆料中的研究

4.1激光蚀刻概述

4.2激光蚀刻银浆的刻蚀

4.3纳米银粉在浆料中性能的研究

4.3.1烘干时间对激光蚀刻银浆的影响

4.3.2投粉量对激光蚀刻银浆的影响

4.3.3研磨时间对激光蚀刻银浆的影响

4.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢