用于印刷电子应用的基于自愈性二氧化硅的介电油墨的制作方法

本发明涉及用于印刷电子应用的基于自愈性二氧化硅(self healing silica based)的低k(相对介电常数，k还表示为ε_r)介电油墨。尤其是，本发明涉及基于自愈性二氧化硅的介电油墨(self healing silica based dielectric ink)，并自行开发了用于印刷电子应用的可印刷在柔性基板上的丝网(screen)。

背景技术：

在不远的将来，印刷型电子产品预计将显著增加其市场份额。此项技术已发现用于多种应用：从显示器和照明到RFID(射频识别)、传感器、太阳能电池和电池。在不同的部门如远程通信、包装、汽车、和医学中，电子产品的增加的小型化、技术变革、和便携性需求正在推动在市场上对柔性电子产品的需求。

全球印刷型电子产品市场预计将从2008年的28亿美元增长至2015年的242.5亿美元，从2010年至2015年的复合年增长率(CAGR)为38.4％。有趣的是，在亚太地区的印刷型电子产品市场预计将最快增长，从2010年至2015年，CAGR为40.8％，如由Markets and Markets Research Publication(SE 1222),Dallas,2011所预测的。来自科学界的对印刷油墨的成本有效的整饰(grooming)方法的开发的细致努力促成了低成本印刷技术的预计数十亿美元的市场。

在微电子学中的新兴趋势已向着更小的特性、更低的价格、增加的操作频率和更可靠的产品，其开辟了具有基本上印刷在柔性基板上的电路的更小配件的新的应用。原则上，印刷电子电路(PEC)涉及直接丝网印刷或喷墨印刷过程，其中使用在柔性基板上的导电(或介电)糊料(paste)，因而消除了在今天的"硅电子器件"中使用的所需的传统的减湿过程，其包括蚀刻、剥离、金属化和镀铜。在常规"硅电子器件"中，作为全片(full sheet)(薄膜)，添加每个导体(或介电)层，其然后被光刻蚀刻以产生所期望的电路。这本身是耗时过程，有时需要高真空，并且材料废物是>90％。这增加了成本，其来自过多材料以及废弃材料的处置。在另一方面，印刷电子电路使用传统方法的目前劳力需求的约20％。

陶瓷油墨的常规应用包括瓷砖(ceramic tile)的装饰、餐具和3D打印。在印刷型电子产品中，各种印刷方法如喷墨印刷、凹版印刷和丝网印刷被建议用于图案化导电、半导电和绝缘性材料。对于印刷技术在电子产品制造中的应用，基本需要由纳米颗粒、溶剂和添加剂组成的油墨或糊料。油墨形式的高k材料越来越多地用于天线、DRAM电容器、MLC电路、微致动器、高效率脉冲功率电容器、和固态冷却装置。

可以参考Zhou等的杂志，Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2008,vol.18,150-154，其中钛酸钡(BaTiO₃)陶瓷油墨用于连续喷墨印刷，其中通过机械混合和溶胶-凝胶法(sol-gel method)来合成填料粉末。在常规球磨机中，借助于在去离子水中的不同量的分散剂聚丙烯酸、导电盐(硝酸铵)和临时粘合剂(聚乙烯醇缩丁醛，polyvinylbutyral)来研磨BaTiO₃粉末36小时。

由Prakasan et al.Journal of Material Processing Technology,2006,vol.176,222-229报道了ZrO₂/Al₂O₃陶瓷油墨的流变性能和用于直接喷墨印刷的油墨滴的扩散。此文描述了用于喷墨印刷的陶瓷油墨胶体稳定性。上述参考文献提供陶瓷油墨制备和用于喷墨印刷的不同的陶瓷油墨的流变特性的证据。然而，作者没有尝试陶瓷油墨用于低成本丝网印刷应用的胶体稳定性。

可以参考颜料制备以及其尤其在印刷油墨、颜料制备(其包含涂覆和未涂覆SiO₂薄片)中的应用，由Schoen et al.United State Patent 2004,US 6,702,885 B2报道了一种或多种特殊效果颜料和磷酸盐化合物。印刷油墨的主要成分由粘合剂、颜料、染料和添加剂组成。印刷产品的应用是用于印刷包装、标签和高品质杂志。然而，如依据上述参考文献显而易见的，开发的在胶体悬浮体中的涂覆硅石薄片适用于纺织印刷业并且没有提及这些油墨在印刷型电子产品中的适应性。

可以参考纳米SiO₂颗粒，将其分散在含有添加剂的有机溶剂中以制作由Kim et al.Microelectronic Engineering,2011,vol.88,797报道的SiO₂油墨。在本研究中，尝试了两种类型的分散剂：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和羟丙基纤维素(HPC)。溶剂是乙二醇和乙醇，向其添加少量的PVP和HPC以防止SiO₂的聚集。然而，如依据上述参考文献显而易见的是，它们的意图是制备纳米二氧化硅油墨分散体并印刷到Si基板上。为了评估SiO₂薄膜用于钝化层的可行性，还将银的导电共面波导(conductive coplanar waveguide)(CPW)图案印刷在涂覆SiO₂薄膜上，接着在高于200℃下热处理。在上述文章中同样没有尝试在室温下在柔性基板上印刷二氧化硅。

可以参考作为用于生产陶瓷材料的薄片的制造方法，其由Glenn Howatt获得专利，美国专利2582993,1952，的带式浇铸(tape casting)的实施方式。带式浇铸技术已被限于厚度大于100微米的两维结构。在1960年由IBM开始在电子学中的丝网印刷技术。在现代电子学中，LTCC技术如带层压(tape lamination)、3D结构印刷和设计灵活性的限制可以用丝网印刷技术来补偿。厚膜(丝网印刷的)、LTCC结构以及焊接可以用来进行密封包装。

如依据上述参考文献显而易见的，在不久的将来，在电子模块的各种成本有效的制造中，丝网印刷油墨有更多的吸引力。选择丝网印刷作为在电子印刷过程中的印刷技术，因为它是相当便宜的，消耗很少的材料并具有最少的废物以及在电路印刷中是重要的。此外，丝网印刷为快速原型制作(prototyping)提供了大得多的灵活性并且可以应用作为对于定制电子应用的最终工艺阶段。在典型的丝网印刷中，使用最佳粘度为0.1至50Pa.s的油墨的厚糊料。油墨必须是相容的并且应当均匀地润湿到基材以减小其接触角。

可以参考介电SiO₂油墨以及它在目前和未来技术中的各种应用。由Xuejun Lu et.al.Applied Physics Letters,2008,vol.93,243301报道的大多数的薄膜晶体管(TFT)，以及由Lee et al.Applied Physics Letters,2009,vol.94,122105报道的有机薄膜晶体管，是由SiO₂组成，作为栅极电介质(gate dielectric)，这是由于它的低电容率、低耗散因数和在地球上的高丰度。用于显示应用的薄膜晶体管使用SiO₂作为具有200nm厚度的栅极材料(gate material)，其是由Kwang song et al.Synthetic Metals,2009,vol.159,1381-1385所报道。Szlufcik et al.Solar Energy Materials,1989,vol.18,241-252描述了通过常规厚膜印刷方法来制备的用于硅太阳能电池的抗反射涂层的TiO₂陶瓷油墨。最佳油墨组合物由TiO₂陶瓷填料组成，其中松油醇、乙基纤维素、丁醇作为有机载体。将二氧化钛油墨印刷到抛光硅晶片上。然而，如依据上述参考文献显而易见的，介电二氧化硅油墨在现在和未来的技术解决方案中具有更加有吸引力的应用。Mohan et.al.Journal of Nanoscience and Nanotechnology,2012,vol.12,433-438报道了具有SiO₂涂覆TiO₂光电极的染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell)的性能的改善。多孔SiO₂是通过喷涂加以涂布并且它改善染料敏化太阳能电池的光电流密度。然而，仍然有待开发可室温固化的二氧化硅介电油墨，其是在本发明中进行的。

就更快的固化时间而言，本发明的二氧化硅油墨优越于基于水的介电油墨。基于丝网印刷技术来优化胶体二氧化硅油墨的触变行为(thixotropic behavior)。溶剂混合物、天然分散剂、聚合物粘合剂等在控制油墨的胶体稳定性中起关键作用。研究在聚脂薄膜(Mylar)(双轴定向的聚对苯二甲酸乙二酯或BoPET)基材上的印刷介电二氧化硅油墨的微观结构和表面粗糙度。针对在丝网印刷在聚脂薄膜基材上以后的优化的二氧化硅油墨还研究了无线电(radio)和微波介电性能。

本发明的目的

本发明的主要目的是开发用于柔性印刷电子应用的基于自愈性二氧化硅低k介电油墨。

本发明的另一个目的是，通过采用适宜的有机载体和更快速固化来将介电二氧化硅油墨的愈合温度降低至室温。

本发明的又一个目的是在除去溶剂以后保留介电油墨的低相对介电常数。

本发明的再一个目的是，开发适宜的聚合物粘合剂体系，其不会降低二氧化硅油墨的物理化学性能。

本发明的又一个目的是，开发用于合成介电二氧化硅油墨的低成本和高产量技术。

本发明的又一个目的是，当印刷在柔性基板上时，实现胶体油墨的相对介电常数的高热稳定性。

本发明的又一个目的是，开发的油墨的长保质期、理想的流量特性和高胶体稳定性。

本发明的又一个目的是，胶体油墨对于不同类型的基材如柔性和刚性基材的通用性(versatility)。

本发明的又一个目的是精确配准(accurate registration)和多层印刷过程。

技术实现要素：

因此，本发明提供了基于自愈性二氧化硅的介电油墨，其包含：85-95wt.％基于二氧化硅的胶体悬浮体、0.8-1.2wt.％分散剂和5-15wt.％聚合物粘合剂，其中所述油墨可用于柔性印刷电子应用。

在本发明的一种实施方式中，分别地在1MHz下和在15.15GHz下，基于自愈性二氧化硅的介电油墨呈现2.4至3.8和2.0至2.8的相对介电常数(k)ε，以及0.01至0.05和0.002至0.006的介电损耗(tanδ)。

在本发明的又一实施方式中，在25至60℃的操作温度下，印刷二氧化硅油墨显示55-65ppm/℃的相对介电常数的温度变化。

在又一实施方式中，本发明提供了用于制备基于二氧化硅的介电油墨的方法，包括以下步骤：

i.在400至700℃下预热SiO₂粉末3至5小时以获得预热的SiO2粉末；

ii.借助于30-40wt.％溶剂和0.8-1.2wt.％分散剂，球磨55至65wt.％预热的SiO2粉末12至24小时，以获得球磨混合物；

iii.在步骤(ii)中获得的球磨混合物中添加4-6wt.％粘合剂，接着研磨12-24小时，以获得基于二氧化硅的介电油墨。

在本发明的又一实施方式中，使用的溶剂选自乙醇或二甲苯。

在本发明的又一实施方式中，使用的分散剂是鱼油。

在本发明的又一实施方式中，使用的粘合剂是聚乙烯醇缩丁醛(Butvar B-98)。

在本发明的又一实施方式中，相对于剪切速率，油墨的粘度是1.5至10Pa.s。

在本发明的一种实施方式中，借助于适宜的有机载体来配制自愈合介电二氧化硅油墨。

在本发明的又一实施方式中，所述油墨可用于在刚性玻璃基材和柔性聚酯薄膜基材上的丝网印刷。

在本发明的又一实施方式中，在印刷过程中，所述非水性介电二氧化硅油墨具有自愈合效应。

在又一实施方式中，以更快的速率蒸发油墨溶液的溶剂，从而获得精确的印刷精度。

在本发明的又一实施方式中，二氧化硅油墨与柔性和刚性基材有良好的附着力。

附图说明

图1预热的SiO₂颗粒的室温X射线衍射图案。

图2在研磨的SiO₂颗粒的不同浓度下的微观结构和颗粒尺寸分布。

图3通过流变研究，分散剂的优化。

图4通过沉降分析，分散剂的优化。

图5通过流变研究，硅石填料含量的优化。

图6通过流变研究，粘合剂的优化。

图7具有最佳流变性能的二氧化硅油墨。

图8油墨配制的步骤。

图9丝网制备的步骤。

图10在柔性和刚性表面上丝网、二氧化硅油墨的照片。

图11在印刷优化以前，介电二氧化硅油墨的光学图像。

图12在印刷优化以后，介电二氧化硅油墨的多次印刷的光学图像。

图13通过光学显微术，聚脂薄膜和介电二氧化硅油墨图像的界面。

图14介电二氧化硅油墨的微观结构。

图15介电二氧化硅油墨和聚酯薄膜片的微观结构界面。

图16印刷介电油墨和聚酯薄膜片表面的原子力显微图像。

图17介电二氧化硅油墨的射频研究。

图18介电二氧化硅油墨和聚酯薄膜片的相对介电常数的温度变化。

具体实施方式

本发明提供了用于丝网印刷在各种基材上的介电二氧化硅油墨的低成本制备方法。介电二氧化硅油墨具有低损耗和低相对介电常数，其更适合于印刷微波电路应用。具有多种溶剂体系的介电油墨导致介电二氧化硅油墨的自愈合效应。本发明涉及用于印刷电子电路的基于自愈性二氧化硅的低k介电油墨。自行开发了用于高频印制电子电路的可丝网印刷在柔性基板上的新型基于自愈性二氧化硅的介电油墨。二氧化硅油墨由溶剂体系(二甲苯/乙醇)、填料(相对于溶剂体系，55-65wt.％的SiO₂)、分散剂(相对于填料，0.8–1.2wt.％的天然鱼油)和粘合剂(相对于填料，4-6wt.％的聚乙烯醇缩丁醛)组成。胶体油墨包含二氧化硅作为介电填料，并具有合适的有机载体。就容易合成、成本效率和室温固化而言，本发明的二氧化硅油墨优越于基于水的介电油墨。

基于丝网印刷技术来优化胶体二氧化硅油墨的触变行为。溶剂混合物、天然分散剂、聚合物粘合剂等在控制油墨的胶体稳定性中具有关键作用。对于优化的二氧化硅油墨，研究了无线电和微波介电性能。

常规球磨技术用来制备自愈合胶体二氧化硅油墨。高纯度SiO₂(99.9+％，325目，Aldrich化学公司,Milwaukee,WI,USA)粉末用作主要介电填料。蒸馏的乙醇和二甲苯的混合物用作用于制备介电二氧化硅油墨的有机载体。在相对于填料不同的wt.％分散剂下进行颗粒分散研究，同时保持介电填料负载为固定的vol.％。鱼油(Arjuna Natural Extracts,Kerala,India)用作分散剂，相对于介电填料的重量来计算其wt.％。

以两阶段方法来制备介电胶体油墨。在第一阶段中，借助于乙醇/二甲苯作为溶剂以及鱼油作为分散剂来球磨介电填料SiO₂ 12小时。在第二阶段中，添加聚乙烯醇缩丁醛(Butvar B-98)粘合剂并再研磨12-24小时。在完成研磨的第二阶段以后，最终介电二氧化硅油墨准备好用于印刷。利用流变仪(Brookfield,R/S Plus,Massachusetts,USA)来测量二氧化硅油墨的胶体稳定性。在柔性聚酯(双轴定向的聚对苯二甲酸乙二酯或BoPET)薄膜和玻璃板基材上进行介电二氧化硅油墨的丝网印刷。在丝网印刷中，使用筛目大小>325的丝网。众所周知的光致抗蚀剂掩蔽技术用来开发所要求的几何形状印刷。

借助于数码相机(Sony，10x光学变焦，16M像素)来记录在聚酯薄膜片和玻璃板上的印刷介电层的图像。借助于光学显微术(Leica,MRDX)来优化介电油墨的印刷质量。利用扫描电子显微术在不同的放大倍率下研究了印刷层的微观结构。利用以轻敲模式(tapping mode)操作的原子力显微镜(AFM)(NTEGRA,NT-MDT,Russia)来测量在聚酯薄膜上的丝网印刷的二氧化硅油墨的表面粗糙度。在AFM中，使用共振频率为300kHz、曲率半径为10nm和力常数为3.08–37.6Nm^-1的微制造(Micro-fabricated)的SiN悬臂尖端。对于测量，固定10μm X 10μm的图像扫描尺寸和1Hz的扫描速率。利用Hioki LCR仪(HIOKI 3532-50LCR Hi TESTER,Japan)测量并借助于干燥的油墨(其被粒化以形成11mm X 2mm盘)，来进行胶体油墨的RF介电测量，其以平行板电容器的形式被预先(priory)电极化并以<0.2％.的精度进行测量。在15.15GHz下操作的分割后介电共振器(split post dielectric resonator)(SPDR)中利用Vector Network分析仪(8753ET,Agilent Technologies,Santa Clara,CA)来测量在柔性基板上的印刷二氧化硅油墨的微波介电性能。还在15.15GHz下借助于25–60℃的操作温度范围来测量相对介电常数的温度变化。

实施例

以下实施例是通过说明的方式来给出，因而不应当被解释为限制本发明的范围。

实施例1

球磨SiO₂粉末12小时以实现均匀的颗粒尺寸，并在600℃下预热4小时以除去在球磨过程中的水分和有机污染物。在本研究中，无水二甲苯和乙醇的等摩尔混合物用作溶剂。以两阶段方法来制备介电胶体油墨。在第一阶段中，借助于乙醇/二甲苯溶剂来球磨介电填料SiO₂ 12小时，其中鱼油用作分散剂。在第二阶段中，添加聚乙烯醇缩丁醛(Butvar B-98)粘合剂并再研磨12小时。仅在完成研磨的第二阶段以后，准备好印刷介电二氧化硅油墨。

在图1中解释预热的SiO₂粉末的相纯度。利用标准ICDD文件卡号01-087-2096来给所有对应于X射线衍射结果的峰编索引。将峰匹配于具有六方晶体结构的SiO₂，其具有拥有空间群P3221(154)的初基晶格(primitive lattice)。预热的SiO₂的颗粒尺寸分析具有100–1000nm的平均颗粒尺寸分布。图2的插图显示填料颗粒分布的微观结构，其与通过Malvern颗粒尺寸分析(Zetasizer Nanoseries:ZEN 3600,Malvern Worcestershire,UK)所确定的颗粒尺寸分布一致。

实施例2

通过流变学以及沉降分析，此实施例说明鱼油的优化。在溶剂中借助于分散剂来球磨填料12小时。利用流变仪来测量得到的胶体混合物的剪切粘度。良好分散的胶体混合物的粘度是较低的并且还保持用于丝网印刷的平均粘度，即>2Pa.s。图3示出粘度随胶体混合物的剪切速率的变化，其中胶体混合物是针对不同量的鱼油分散剂通过在乙醇/二甲苯有机载体中加载35vol.％SiO₂所制备。胶体混合物的粘度随着剪切速率的增加而减小并且保持丝网印刷油墨的假塑性特性。

对于沉降分析，将10ml胶体混合物转移到量筒并允许沉降。然后在规则的时间间隔下测量沉降物高度(H)并计算沉降物高度与初始高度(H/Ho)的比率。图4示出对于不同量的分散剂含有35vol.％的SiO₂的悬浮液的相对沉降物高度(作为时间的函数)。含有1wt.％的分散剂的胶体悬浮体具有最高沉降率。

实施例3

此实施例说明介电二氧化硅油墨的填料和粘合剂优化。在第一阶段过程中，填料和溶剂之间的体积比是35:65。相对于填料负载，分别添加1-3wt.％和4-7wt.％的分散剂和粘合剂。相对于固定的分散剂和粘合剂含量，在20至35vol.％的不同的填料负载下进行流变研究。为了优化流变性能，相对于填料负载，任意固定分散剂(鱼油)和粘合剂(PVB)的浓度。在图5中可以观察到胶体介电油墨的剪切稀化行为，其显示粘度相对于剪切速率的变化。这项研究的结论是，填料的最大载荷仅是35vol.％并且填料含量的任何进一步增加可能导致堵塞(clogging)。众所周知的聚合物聚乙烯醇缩丁醛(PVB)用作粘合剂，其满足油墨性能的质量，如强度、柔性、塑性、层压、持久性和可印刷性。为了得到优化的粘合剂，使填料和分散剂保持恒定并相对于最大填料负载从1至10wt.％来变化粘合剂含量。在低剪切速率下，在5wt.％粘合剂下，达到最大粘度，其示于图6。在优化沉降、固体负荷、粘度和粘合剂浓度以后，最终介电二氧化硅油墨的流变性能示于图7。在丝网印刷前在本研究中开发的二氧化硅介电油墨的优化的最终组合物在表1中给出。

表1：最终油墨组合物，以重量百分比计

实施例4

此实施例说明在介电二氧化硅油墨的配制中的多个步骤，其在图8中给出。在第一步骤中，将分散剂溶解于溶剂体系。第二步骤包括将功能性油墨的填充剂材料加入在步骤1中获得的混合物。需要持续球磨12-24小时以实现具有介电油墨必要的胶体悬浮体的稳定分散体。第三步骤是将粘合剂加入得到的胶体悬浮体，并随后球磨另外12-24小时。为完成介电二氧化硅油墨的制备，需要24小时的最小研磨时间和48小时的最大研磨时间。可以将最终介电油墨直接用于在柔性以及硬性基材上丝网印刷。

实施例5

此实施例说明用于丝网印刷过程的丝网的开发阶段，其示于图9。筛目大小>325的丝网(其紧密结合在尺寸为220mm X 170mm的金属框架上)，用作丝网。第一步骤是借助于丙酮来清洗丝网，其随后用热气枪在60℃下干燥。第二步骤是在整个丝网上涂布光致抗蚀剂以掩蔽网格(mesh)并在暗室内干燥它。借助于适宜的设计工具来设计所需要的几何图案，其被印刷在透明片上。然后将这种设计的透明薄膜粘贴到预先涂布有光致抗蚀剂材料的丝网上。最后，将丝网暴露于阳光5-10秒，接着在流水中洗涤并干燥它，以丝网印刷所期望的几何图案。

实施例6

此实施例说明丝网印刷的介电二氧化硅。将最终介电油墨丝网印刷在玻璃板和柔性聚酯薄膜上。丝网的不同的照片图像示于图10a。在玻璃板上的印刷图案示于图10b。在柔性聚酯薄膜上的印刷的几何形状示于图10c。利用光学显微术来记录丝网印刷的二氧化硅油墨的表面形态并在图11、图12和图13中给出。在图11中的光学显微图像中明确显示印刷优化阶段。在图11是在光学显微图像中显示在印刷优化期间，印刷在聚酯薄膜基底上的最终介电二氧化硅油墨组合物的印刷图案。依据光学图像，可以清楚地区分开二氧化硅油墨和聚酯薄膜。基于检查光学图像，可以可视化在印刷以后油墨的轻微扩散，其主要是由于在印刷过程中不同的隔离胶(squeegee)移动。依据表面成像，变形印刷(distorted printing)和网孔(mesh opening)也是明显的。在人工丝网印刷中，丝网固定和隔离胶移动对于更好的印刷质量是至关重要的。依据图12，明显的是，在一次印刷以后，网孔是清晰可见的，其中印刷的二氧化硅具有约25μm的厚度。可以通过引入多个印刷步骤来控制印刷的二氧化硅的厚度。由于两步印刷的约50μm的印刷厚度示于图12。在图13中清楚地标明聚脂薄膜和丝网印刷的二氧化硅油墨的界面。

实施例7

此实施例说明最后优化的丝网印刷表面的微观结构并示于图14。微观结构呈现具有均匀分布的二氧化硅颗粒(具有明显较高孔隙率)的丝网印刷表面。在较高放大率的范围内，在图14中二氧化硅晶体也是可见的，以及在微观结构中在聚脂薄膜基材和二氧化硅油墨之间的层是清晰可见的(图15)。在微观结构中印刷的二氧化硅层和聚脂薄膜也是可见的。

实施例8

此实施例说明利用原子力显微术以轻敲模式测得的丝网印刷样品的表面粗糙度。在2D和3D表面几何形状中印刷表面的显著明显的特点示于图16a和16b。丝网印刷二氧化硅的均方根(root mean square)(RMS)表面粗糙度(见图16a)，Sa是约370nm和表面的RMS偏差，Sq是接近478nm。拓扑图(topography)高度分布的峰度(kurtosis)(Sku)是接近0.546，其中，当良好扩展分布的峰度小于3时，则表示崎岖不平的表面。依据图16a，显而易见的是，印刷油墨的表面是崎岖不平的(具有峰和谷的特性)。拓扑图高度分布的偏度(skewness)(Ssk)是相对于基准面(reference plane)的表面偏差的不对称性的量度。印刷的二氧化硅的Ssk是～-0.089，其中偏度的负值通常表明，表面分布在基准面的下侧具有较长拖尾(tail)。聚脂薄膜的表面图像示于图16b。依据印刷在聚脂薄膜上的聚酯薄膜片和油墨的2-D和3-D轮廓图像，聚酯薄膜和印刷二氧化硅油墨的粗糙度差异是明显的。聚酯薄膜的RMS表面粗糙度Sa是约21nm的量级。在表2中给出粗糙度和其它表面参数的详细比较。

表2印刷介电二氧化硅油墨和聚酯薄膜片的表面性能的比较

实施例9

利用LCR仪在1MHz下测量介电油墨的射频介电性能。为了此测量，干燥和良好研磨介电油墨以制作尺寸为11mm X 2mm的陶瓷盘。在300至3MHz的射频范围的情况下，相对介电常数(ε_r)、电容(Cp)、阻抗(Z)和介电损耗(tanδ)的变化示于图17。介电性能随着频率的增加而降低。介电二氧化硅油墨显示相对介电常数ε_r＝2.4-3.8以及tanδ＝0.01-05(在1MHz下)。利用SPDR在15.15GHz下测量印刷介电二氧化硅油墨的微波介电性能。在此频率下，印刷在聚酯薄膜片上的介电二氧化硅油墨显示相对介电常数ε_r＝2.0–2.8以及tanδ＝0.002–0.006。应当指出的是，印刷二氧化硅油墨的介电常数，2.4(在15.15GHz下)是低于在射频下测得的纯SiO₂的介电常数(4-5)。这种差异被认为是由于在胶体油墨中使用的有机载体并且在丝网印刷以后还发生多孔性。相对于操作温度，二氧化硅油墨和聚脂薄膜基材的相对介电常数的变化示于图18。由于其较差的表面粗糙度，介电二氧化硅油墨显示随着温度的相对介电常数55–65ppm/℃的非常小的变化。

本发明的优点

1)介电二氧化硅油墨被开发用于柔性印刷电子应用。

2)就在室温下更快速固化而言，二氧化硅油墨更加优于基于水的介电油墨。

3)在固化以后，实现了开发的二氧化硅油墨的低相对介电常数。

4)在油墨配方中采用的聚合物粘合剂体系是高度稳定的并且不会降低二氧化硅油墨的物理化学性能。

5)因为成本有效的溶剂、粘合剂和分散剂用于合成油墨，所以处理步骤的数目较少并且生产成本较低。对于二氧化硅介电油墨的大批量生产，上述两个方面是理想的。

6)当印刷在柔性基板上时，相对于温度，开发的二氧化硅油墨仅显示相对介电常数的非常小的变化。

7)实现了开发的油墨的长保质期、理想的流动特性和较高的胶体稳定性。

8)胶体油墨适用于印刷在硬性以及柔性基板上。

9)对于开发的二氧化硅油墨，建立了精确配准和多层印刷。

10)用来制备介电二氧化硅油墨的容易的制造步骤，其中采用了成本有效的分散剂和溶剂。

11)相比于传统的光刻工艺，本发明的二氧化硅油墨具有更少的废物。