形成含有银的导电路径的方法和包含含有银的导电路径的复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在基底上形成包含Ag的导电路径的方法；可通过在基底上形成包含Ag的导电路径的方法得到的复合材料；包含含Ag层的复合材料；包含AgNOj^组合物；和包含AgNOj^组合物在形成导电路径中的用途。
[0002]发明背景
[0003]一般而言，可将现有技术已知的在基底上形成导电路径的方法分为三类方法。第一类涉及“减”法。其中典型地将金属层沉积于基底上，通过平版印刷将光阻层图案化在金属层上，然后将金属层蚀刻以形成导电路径。第二类涉及“加”法。其中典型地将导电路径例如通过丝网印刷印在基底上。第三类涉及将“减”法和“加”法步骤结合的方法。尽管“加”法固有地更经济，即需要较少的材料消耗和较少的工艺步骤，但可通过“减”法得到更细的导电路径。需要在塑料基底表面上的导电图案。塑料基底，即聚合物基底的机械、光学以及电性能在众多应用，即在半导体技术如光电技术和OLED领域方面是有利的。应用包含铜的导电路径长期以来是现有技术已知的。实现涉及费力或昂贵或者二者兼具的“加”或“减”法。现有技术中更近期已知的是涉及将导电糊施加在基底上以形成导电图案的方法(参见例如EP O 239 901 BK US 2013/0069014 Al)。这类方法为例如丝网印刷和胶版印刷。这些方法伴随“加”法典型的限制。另外，可用于这些印刷技术的糊必须匹配某些粘度极限，即需要IPa.s以上的粘度以得到良好的印刷结果。
[0004]一般而言，现有技术已知的在基底上形成导电路径的方法显示以下缺点。现有技术已知的形成导电路径的方法涉及在聚合物基底如聚酯的软化温度以上的温度。现有技术已知的形成导电路径的方法涉及可能损害聚合物基底的溶剂。现有技术已知的形成导电路径的方法不能提供足够精细的导电路径。现有技术已知的形成导电路径的方法是昂贵或费力的或者兼具二者。现有技术已知的形成导电路径的方法对于润湿角或表面张力或者二者有限制。现有技术已知的形成导电路径的方法对粘度有限制。现有技术已知的形成导电路径的方法对导电颗粒的尺寸有限制。现有技术已知的形成导电路径的方法不适用于聚合物基底如聚酯。现有技术已知的形成导电路径的方法不适用于在三维非平面基底上形成导电路径。现有技术已知的形成导电路径的方法产生导电路径在基底上太低的粘附强度。
【发明内容】
[0005]总体上，本发明的目的是至少部分地克服由现有技术产生的缺点。本发明的目的是提供在聚合物基底上，例如在聚酯基底上形成导电路径的方法。本发明的目的是提供在基底上形成具有降低的线宽的导电路径的方法。本发明的目的是提供在基底上形成具有高比导电率的导电路径的方法。本发明的目的是提供在基底上形成肉眼不可见的导电路径的方法。本发明的目的是在基底上形成机械挠性的导电路径的方法。本发明的目的是提供在基底上形成具有高粘附强度的导电路径的方法。本发明的另一目的是提供在基底上形成导电路径的方法，所述方法对于粘度没有或很少限制或二者。本发明的另一目的是提供在基底上形成导电路径的方法，所述方法对导电颗粒尺寸没有或很少限制或二者。本发明的另一目的是提供在基底上形成导电路径的方法，所述方法对润湿角没有或很少限制或二者。本发明的另一目的是提供在基底上形成导电路径的方法，所述方法对表面张力没有或很少限制或二者。本发明的目的是提供在基底上形成导电路径的方法，所述方法不涉及将基底加热至聚合物如聚酯的软化点温度以上。本发明的目的是提供在基底上形成导电路径的方法，其中导电路径的微晶尺寸为约30至约80nm。本发明的目的是提供在三维非平面基底上形成导电路径的方法。本发明的另一目的是提供在基底上形成具有选自如下的一种性能的导电路径的方法:改进的机械性能、改进的光学性能和改进的电性能或其中至少两种的组合。优选的机械性能为挠性或塑性或二者。优选的光学性能为透明度或吸收性或二者。优选的电性能为导电性。本发明的另一目的是提供在基底上形成导电路径的方法，所述方法涉及关于基底设计的更高自由度。本发明的另一目的是提供包含根据以上目的中任一个的具有导电路径的基底的电子复合材料。本发明的另一目的是提供电子复合材料，所述电子复合材料包含根据以上目的中任一个的具有导电路径的基底。本发明的又一目的是提供用于在基底上形成根据以上目的中任一个的导电路径的组合物。本发明的又一目的是提供用于在根据以上目的中任一个的基底上形成导电路径的组合物。本发明的另一目的是提供用于在基底上形成导电路径的更加化学稳定的可消耗溶液。本发明的另一目的是提供银层，所述银层包含具有降低的平均粗糙度的银层表面。本发明的另一目的是提供具有降低的层厚度的银层。本发明的另一目的是提供包含银层的层序列，其中层序列具有降低的总厚度。本发明的另一目的是提供具有高导电率和降低的线宽和降低的厚度并可在低温下施加在基底上的导电路径。
[0006]独立权利要求对以上目的中至少一个的解决方案作出贡献。从属权利要求提供也用作上述目的中至少一个的解决方案的本发明优选实施方案。
【附图说明】
:
[0007]I本发明方法的流程图
[0008]2本发明另一方法的流程图；
[0009]3本发明另一方法的流程图；
[0010]4本发明另一方法的流程图；
[0011]5本发明电子复合材料的层序列的示意性截面侧视图；
[0012]6本发明另一电子复合材料的层序列的示意性截面侧视图；
[0013]7本发明另一电子复合材料的层序列的示意性截面侧视图；
[0014]8本发明另一电子复合材料的层序列的示意性截面侧视图；
[0015]9本发明另一电子复合材料的层序列的示意性截面侧视图；
[0016]10本发明层序列的示意性截面侧视图
【具体实施方式】
[0017]由包含如下工艺步骤的方法对以上目的中至少一个的解决方案作出贡献:
[0018]a)提供具有基底表面的基底；
[0019]b)提供第一组合物，其包含:
[0020]i) SnCl2，和
[0021]ii)水;
[0022]c)提供第二组合物，其包含:
[0023]i)硫酸，和
[0024]ii)还原剂；
[0025]d)提供第三组合物，其可通过将如下组分混合而得到:
[0026]i) AgNO3,
[0027]ii)硝酸；
[0028]iii)水，和
[0029]iv)NH3；
[0030]e)使基底表面与第一组合物接触，得到活化基底表面；
[0031]f)使活化基底表面与第二组合物和第三组合物接触，其中活化基底表面具有约10至约50°C范围内的温度。
[0032]优选的水为蒸馏水。优选在基底表面与第一组合物接触以前，将基底表面用软化水洗涤。优选的软化水具有小于0.1 μ S，优选小于0.08 μ S，更优选小于0.05 μ S的导电率。
[0033]还原剂优选为有机化合物。优选的还原剂包含醛基团，或者能够在溶液中形成醛基团，或者二者。优选的还原剂为还原糖。优选的还原糖为单糖或聚糖或者二者。优选的单糖为选自如下的一种:醛糖、偶姻、葡萄糖、右旋糖、半乳糖和果糖，或其中至少两种的组合。优选的第二组合物进一步包含稳定剂。稳定剂使选自由第一组合物、第二组合物和第三组合物或其中至少两种的组合组成的组中的一种稳定。优选的稳定剂包含醛。优选的醛为甲醛。甲醛优选使包含糖的水溶液稳定以防生物污染或生长或者二者。
[0034]对于在整个该文件中的使用，与组合物接触可代表与单一组合物接触、或者与包含组合物的混合物接触，或者与通过将组合物与一种或多种其它组合物混合而得到的混合物接触。在后一备选方案中，混合物可能不包含原始组成，而是组合物与一种或多种其它组合物的反应产物。
[0035]在本发明的一个实施方案中，还原剂为糖。优选的糖为聚糖。优选的聚糖为二糖或低聚糖或者二者。优选的二糖为乳糖或麦芽糖或者二者。
[0036]在本发明的一个实施方案中，第一组合物包含基于第一组合物的总重量小于I重量％，优选小于0.09重量％，更优选小于0.08重量％，最优选小于0.05重量％的Ag。
[0037]在本发明的一个实施方案中，
[0038]a)该方法包括另外的工艺步骤，提供包含以下组分的第四组合物:
[0039]i)NaOH，
[0040]ii)NH3，和
[0041]iii)水；和
[0042]b)工艺步骤f)还包括使活化基底表面与第四组合物接触。
[0043]在本发明的一个实施方案中，在基底表面与第二组合物、第三组合物和第四组合物接触以前，将第三组合物和第四组合物混合。优选在使基底表面与第二组合物、第三组合物和第四组合物接触以前24小时，更优选5小时，最优选30分钟，将第三组合物和第四组合物混合。
[0044]在本发明的一个实施方案中，选自第一组合物、第二组合物、第三组合物和第四组合物中的一种或者其中至少两种的组合包含基于通过该特征表征的组合物的总重量小于lppmw，优选小于0.9ppmw，更优选0.08ppmw，最优选小于0.05ppmw的不同于由Sn、Na和Ag组成的组中的每一个的已有阳离子的其它阳离子。
[0045]在本发明的一个实施方案中，在基底表面与第二组合物和第三组合物以及任选第四组合物接触以前小于30秒，优选小于20秒，更优选小于10秒，更优选小于5秒，更优选小于3秒，甚至更优选小于2秒，最优选小于I秒；将第二组合物和第三组合物以及任选第四组合物混合。优选第二组合物和第三组合物以及任选第四组合物通过喷嘴混合。优选的喷嘴为多流体喷嘴。在通过多流体喷嘴的优选混合中，将第二组合物和第三组合物以及任选第四组合物在多流体喷嘴外部混合。
[0046]在本发明的一个实施方案中，根据该方法的基底包括选自如下的一种:聚合物、陶瓷、半导体、石头和玻璃，或其中至少两种的组合。优选的基底包括聚合物。包含聚合物的优选基底为ABS塑料基底。
[0047]在本发明的一个实施方案中，根据该方法的聚合物为选自如下的一种:聚酰亚胺、聚酯、PEDOT:PSS、聚乙炔、聚亚苯基亚乙烯、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和聚苯硫醚，或其中至少两种的组合。优选的聚合物为聚酯或PEDOT:PSS或者二者。
[0048]在本发明的一个实施方案中，第一层通过所述方法得到，其中第一层:
[0049]a)施加在基底表面上，
[0050]b)包含 Ag，且
[0051]c)包含第一层表面。
[0052]优选的第一层为导电的。
[0053]在本发明的一个实施方案中，根据该方法的第一层具有通过基底表面上的位置的非常数函数描述的层厚度。
[0054]在本发明的一个实施方案中，第一层具有约1nm至约100 μ m，优选约15nm至约10 μ m，更优选约20nm至约5 μ m，更优选约20nm至约3 μ m，更优选约20nm至约2 μ m，更优选约20nm至约I μ m，更优选约20nm至约500nm，更优选约20nm至约450nm，甚至更优选约20nm至约400nm，最优选约20nm至约10nm的层厚度。
[0055]在本发明的一个实施方案中，根据该方法的第一层包含具有约5至约ΙΟΟμ