电子产品及制造电子产品的方法与流程

本发明涉及电子产品及制造具有导电墨的电子产品的方法。更具体地，本发明涉及在这种电子产品中的导电墨。

背景技术：

在电子消费设备中存在一种减小每个部件的厚度从而能够减小这种设备总尺寸的很强的趋势。然而，更薄的基片与某些方法和材料不相容。例如，希望使用更薄的基片与维持或增加在这种基片上制备的天线的电导率的困难被调和。

在消费设备中还存在增加设备中天线数量、天线中迹线数量、和/或天线的复杂度的趋势。这种希望使减小天线厚度的能力进一步复杂。

除减小天线厚度和维持或增加天线电导率外，还存在使天线透明或几乎不被发现的正在进行的趋势。例如，包含液晶显示屏(lcd)的可穿戴的电子产品和设备，例如手表、电视机/监视器、蜂窝电话和图形输入板，能够具有围绕lcd屏的玻璃框架区域，允许天线被包含在其中。这种玻璃框架区域在大小方面减小或被消除，由此引起天线更小和/或透明的需求。

增加透明度是特别困难的，因为光的投射百分比通常与材料的导电水平和厚度成反比。这样，正在存在制造材料装置的希望：这种材料装置具有高光透射率(例如大于80％)的导电迹线，具有高导电水平的导电迹线(例如，基于小于0.1欧姆/平方的薄膜电阻)，并且具有小厚度(例如小于300微米)的设备。

实现这些希望的特征的已知企图使用铟锡氧化物(ito)。ito允许更高的电导率，但因为厚度增加以实现希望水平的电导率而降低光透射率。维持ito在小厚度时的希望的光透射率导致电导率太低。

与现有技术相比，显示一个或多个改进的电子产品和制造电子产品的方法在本技术领域中是希望的。

技术实现要素：

在一个实施方式中，电子产品包括刚性基片，所述刚性基片具有非极性区和被定位在所述非极性区上的烧结的导电墨。

在另一实施方式中，天线包括基片和被定位在所述基片上的导电墨，所述导电墨由具有金属纳米结构、有机溶剂和封堵剂的导电墨形成。所述导电墨具有至少80％的光透射率。

在另一实施方式中，制造具有烧结的导电墨的电子产品的方法包括对具有非极性区的基片进行定位；将导电墨涂覆到所述非极性区，并且烧结位于所述极性区上的导电墨，由此制造位于所述电子产品的烧结的导电墨。

本发明的其它特征和优点根据下述更详细的描述，结合附图将变得明显，其中所述附图通过示例阐明本发明的原理。

附图说明

图1是根据本发明的具有烧结的导电墨的弯曲天线的立体图；

图2是根据本发明的具有烧结的导电墨和额外的墨的立方体天线的立体图；

图3是根据本发明的具有烧结的导电墨的点天线的立体图；

图4是根据本发明的具有至少部分地被后镀层围绕的烧结的导电墨的天线的立体图。

无论那儿，在全部附图中使用相同的附图标记表示相同的部分。

具体实施方式

本发明提供电子产品(例如天线)和制造电子产品的方法。本发明的实施方式例如与不包括这里公开的一个或多个特征的构思相比，允许电子产品具有减小的厚度但不牺牲电导率，允许电子产品具有透明的或半透明的部分但不牺牲电导率，允许导电墨更宽的应用范围，允许减小或者消除某些电子部件的玻璃框架区域，允许电子产品和部件更小，或者允许它们的任意合适的组合。

图1至3显示电子产品，具体地是天线100，天线100包括刚性基片101，刚性基片101具有非极性区103。刚性基片101是或包括聚合材料(例如聚碳酸酯材料、聚酰胺材料)、薄膜(例如透明的聚合薄膜、聚酰亚胺材料、或者聚对苯二甲酸乙二醇酯材料)、或者能够接收导电墨的任何其它合适的材料。

导电墨，例如非烧结的导电墨或者烧结的导电墨105利用导电墨制造在非极性区103上。电子产品听你刚刚提供基片(例如刚性基片101或柔性基片)；将导电墨在非极性区103上涂覆到基片(例如通过喷墨印刷)；和烧结导电墨(例如在120℃和180℃之间的温度、在130℃和150℃之间的温度、和/或在140℃和150℃之间的温度)，由此在天线100或其它合适的电子产品上制造被烧结的导电墨105。

电子产品能够是如图1所示的立方体的或者基本上立方体的，如图2所示的弯曲的，如图3所示的点的，或者与希望的应用相对应的任何其它的合适几何形状。例如，除天线100外，电子产品能够是或位于传感器、可穿戴的电子产品、包含液体显示屏(lcd)的设备(例如手表、电视机/监视器、蜂窝电话、运动带、和/或图形输入板)、或者任意其它的合适的电子设备。

烧结的导电墨105是任意合适的导电迹线材料。一种合适的材料包括金属纳米结构、有机溶剂和封堵剂。另一种合适的材料包括有机金属单体、无颗粒墨，例如与溶剂蒸气反应的有核的金属纳米簇。

金属纳米结构是或包括例如铜、银、退火的银、金、铝、锡、镍、它们的合金，和它们的组合。纳米结构的合适的形态包括但不限于具有薄片、枝状晶体、球体、微粒或者它们的组合。

有机溶剂是或包括例如乙醇、异丙醇、甲醇、与金属纳米结构相容的任何其它溶剂，或它们的组合。

封堵剂是或包括例如聚乙烯比咯烷酮(pvp)、聚苯胺(pan)、l-半胱氨酸(l-cys)、油酸(oa)、与溶剂相容的任何其它封堵剂、或它们的组合。

烧结的导电墨105定位在非极性区103上，从刚性基片100延伸一定深度，以对具体应用的用途提供希望的电导率。合适的深度包括但不限于在6和100微米之间、在6和20微米之间、在8和10微米之间、在10和20微米之间、在20和60微米之间、在60和100微米之间，或者任何合适的组合、子组合、范围或子范围。

在一个实施方式中，烧结的导电墨105的迹线深度405大于或等于用语具体实施方式的烧结的导电墨105的组合物的表皮深度。在一些实施方式中，迹线深度405大于表皮深度生意至少因子3，因子4或因子5。一般地，材料的表皮深度小于更高电导率的材料，但大于更低电导率的材料。表皮深度能够通过下述等式确定：

式中，δ是表皮深度，f是频率，μ是渗透率，和o’是电导率。据此，在一个具有包括含银墨的烧结的导电墨105的实施方式中，烧结的导电墨105具有0.0001欧姆·厘米、0.00001欧姆·厘米或者0.0000017欧姆·厘米的电阻。具有0.0001欧姆·厘米电阻的烧结的导电墨105的表皮深度，从在1000兆赫延伸23微米到在3000兆赫延伸小于10微米，并且在6000兆赫延伸到7微米。具有0.00001欧姆·厘米电阻的烧结的导电墨105的表皮深度，从在1000兆赫延伸7微米到在3000兆赫延伸小于4微米，并且在6000兆赫延伸3微米。具有0.0000017欧米·厘米电阻的烧结的导电墨105的表皮深度，从在1000兆赫延伸3微米到在3000兆赫延伸小于2微米，并且在6000兆赫延伸2微米。

烧结的导电墨105的迹线宽度403(见图4)类似地是提供适于具体应用的用途的希望的电导率的任何宽度。合适的宽度包括但不限于在20和30微米之间，在30和40微米之间，在0.5毫米和1毫米之间，在0.5毫米和2毫米之间，或者它们的任何合适的组合、子组合、范围或者子范围。

烧结的导电墨105的平均表面粗糙度是对于具体应用的用途充分低的任何合适的值。合适的平均表面粗糙度值包括但不限于小于10微米、小于7微米、小于5微米、小于3微米、小于1微米、小于0.6微米、在0.1微米和1微米之间，或者它们的任意组合、子组合、范围、子范围。在一个实施方式中，烧结的导电墨105的平均表面粗糙度考虑计算下列等式中的修正因子：

rs＝c·r′.(等式2)

式中，r'是每单位长度的电阻，w是迹线宽度，μ是渗透率，f是频率，o’是导体的电导率，rs是每单位长度的表面粗糙度电阻，c是修正因子，δ是平均表面粗糙度，和δ是表皮深度。在进一步的实施方式中，修正因子c在0.9和1.1之间，在0.8和1.2之间，或者它们的任何合适的组合、子组合、范围或子范围。

烧结的导电墨105的电阻是对于具体应用的用途充分低的任何适当的值。合适的电阻值包括但不限于小于3欧姆/平方、小于1欧姆/平方、小于0.5欧姆/平方、小于0.02欧姆/平方、或者它们的任何合适的组合、子组合、范围、或子范围。

烧结的导电墨105的光透射率/透明度对于具体应用的用途充分高。合适的光透射率包括但不限于在66％和67％之间、在67％和70％之间、在84％和86％之间，或者它们的任何合适的组合、子组合、范围或子范围。

在进一步的实施方式中，电子产品包括额外的材料和/或层。例如，在一个实施方式中，电子产品包括额外的墨201，如图2所示。与烧结的导电墨105相比，额外的墨201能够是相同或不同的材料。例如，在一个实施方式中，额外的墨201具有与烧结的导电墨105相同的组分，和相同的微结构(例如，由于受到相同的烧结条件)或者不同的微结构(例如由于与烧结的导电墨105相比受到不同的条件)。

在一个实施方式中，额外的墨201具有与烧结的导电墨105相比不同的组分。在这个实施方式中，微结构与烧结的导电墨105的微结构不同或类似。在进一步的实施方式中，额外的墨201是可固化的，例如具有从固化条件产生的增加的交联密度，例如从暴露于紫外线、电子束辐射、催化剂、任何合适的固化技术，或者它们的组合。

在一个实施方式中，导电材料例如通过电镀逐渐积累，以形成烧结的导电墨105和/或额外的墨201。例如，铜的网状金属结构用低电阻导电材料，例如银电镀。具有低电阻导电材料的逐渐积累的网状金属颗粒在接近电镀时引起导电墨在电阻方面急剧降低(例如在180秒的时间内从6.3欧姆/平方降低到小于2.5欧姆/平方或者小于0.5欧姆/平方)，和在进一步电镀期间较慢地急剧降低(例如在额外的60秒后小于1欧姆/平方或者小于0.4欧姆/平方)。

电镀也增加烧结的导电墨105和/或额外的墨201的迹线深度405和迹线宽度403，例如从2.5微米深度和12微米宽度到180秒后4微米深度和17微米宽度，再到另一60秒后5微米深度和18微米宽度，再到又另一60秒后6.5微米深度和19微米宽度。

参阅图4，在一个实施方式中，电子产品包括被定位在刚性基片101上的后镀层401。后镀层401至少部分地围绕烧结的导电墨105和/或额外的墨201，而烧结的导电墨105和/或额外的墨201至少部分地定位在后镀层401和刚性基片101之间。在进一步的实施方式中，烧结的导电墨105和/或额外的墨201与后镀层401接触，与刚性基片101接触，烧结的导电墨105和/或额外的墨201被刚性基片101和后镀层401围绕，和/或不移除刚性基片101和/或后镀层401就可接近。

示例

在第一示例中，比较示例，铜线被电镀到涂有催化剂种子层的聚酰亚胺薄膜上，然后通过石版印刷在方格网中制成图案。线间距是1毫米，迹线宽度是15微米，并且迹线深度是2.8微米。薄膜电阻是1.0欧姆/平方，并且光透射率是88％。实现这种薄膜电阻和光透射率限制降低迹线深度的能力。

在第二示例中，比较示例，铜线被电镀到涂有催化剂种子层的聚酰亚胺薄膜上，然后通过石版印刷在方格网中制成图案。然后，所述线被用银墨电镀。在用银墨电镀前，线间距是1毫米，迹线宽度是15微米，并且迹线深度是2.8微米。在银电后镀，迹线宽度是25微米，并且迹线深度是5.8微米。同样由于断裂和脱层，薄膜电阻维持在1.0欧姆/平方，并且光透射率降低到87％。薄膜电阻的降低与光透射率的降低缺少关联，表明对于这种墨和方法，迹线深度的增加是有害的。

在第三示例中，在聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯上的导电方格通过经由喷墨印刷涂覆纳米颗粒的银墨和在140烧结制成。线间距是0.5毫米。迹线宽度是25微米。迹线深度是0.2微米。薄膜电阻大于1兆欧每平方，并且光透射率是89％。大的薄膜电阻表明迹线深度太小。

在第四示例中，聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯上的导电方格通过经由喷墨印刷涂覆纳米颗粒银墨，在140烧结，然后电镀银来制成。线间距开始时是0.5毫米。迹线宽度是35微米。迹线深度是2.5微米。薄膜电阻是3欧姆/平方，并且光透射率是85％，相信由于银喷墨印刷工序引起完整的迹线而更低。因此，进一步的示例说明能够与公开内容一致地实现更低的迹线深度，同时通过额外的电镀具有高水平的光透射率。第四示例还说明当电镀时，迹线宽度增加，薄膜电阻降低。

在第五示例中，弯曲基片上的导电墨通过经由喷墨印刷涂覆纳米颗粒银墨，在120烧结，然后电镀银。迹线深度是19微米，并且薄膜电阻是4欧姆/平方。

尽管已经参照一个或多个实施方式说明了本发明，但本领域普通技术人员应理解在不偏离本发明的保护范围的条件下可以做出各种修改并且等同物可以代替它们的原件。另外，在不偏离本发明的实质保护范围的条件下可以做出许多修改以适应特殊情形或材料来教导本发明。因此，旨在使本发明不限于这里作为企图执行本发明的最佳方式公开的特殊实施方式，但本发明将包括落入所附权利要求的保护范围的所有实施方式。另外，在详细说明中相同的所有数值应当解释为明确表达了精确值和近似值。