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TWI705111B - 導電油墨組合物 - Google Patents

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TWI705111B
TWI705111B TW104133533A TW104133533A TWI705111B TW I705111 B TWI705111 B TW I705111B TW 104133533 A TW104133533 A TW 104133533A TW 104133533 A TW104133533 A TW 104133533A TW I705111 B TWI705111 B TW I705111B
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silver
complex
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catalyst
ink composition
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史帝芬Ｂ 沃克
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美商電子墨水股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種導電結構。該導電油墨組合物包括藉由將羧酸銀、溶解該羧酸銀之至少一種溶解劑及催化劑混合而形成之銀錯合物。該催化劑包括使該羧酸銀脫去羧基以製備該導電油墨組合物之胺。該催化劑在100℃或更低之溫度下使該羧酸銀脫去羧基。亦提供包含具有空間上龐大之相對離子之金屬鹽及配體的油墨組合物。進一步提供一種用於製備導電結構之油墨組合物，其包含藉由混合以下組分形成之可還原金屬錯合物：還原劑，其中該還原劑溶解於溶解劑中；及至少一種包含第4、5、6、7、8、9、10、11或12族金屬之金屬鹽或金屬錯合物，其中該還原劑將該金屬還原以形成該導電結構。

Description

導電油墨組合物 【相關申請案】
本申請案主張2014年4月17日申請之美國臨時申請案第61/980,863號；2014年4月17日申請之美國臨時申請案第61/980,933號；2014年4月17日申請之美國臨時申請案第61/980,827號；及2014年4月17日申請之美國臨時申請案第61/980,870號之優先權，該等臨時申請案以引用的方式併入本文中。
本發明大體上係關於新穎油墨組合物。更特定而言，本發明係關於一種用於製備基於金屬組合物之新穎油墨調配物的方法。
電子、顯示器及能源工業依賴於製備並使用導電材料之塗層及圖案以在有機及無機基板上形成電路。印刷電子器件藉由實現以低成本創造大面積可撓性裝置來提供對習知技術之有吸引力的替代方案。具有精細尺度特徵之高電導率材料在諸如以下之現代電子器件中存在許多應用：太陽電池電極、可撓性顯示器、射頻識別標籤、天線及更多電子器件。在努力製備此等日益可承受之高技術裝置時，所用基板典型地具有相對小之溫度回彈性且需要低加工溫度以維持完整性。
絕大多數商業上製造之導電油墨係特定地為噴墨、網版印刷或卷對卷加工方法而設計，以在短時間內加工具有精細尺度之大面積。此等油墨具有不同黏度及合成參數。基於粒子之油墨係基於導電金屬粒子，其典型地分開合成且然後併入油墨調配物中。然後，調節所得油墨用於特定粒子製程。
典型地，基於前驅體之油墨係基於在加熱後還原為導電金屬之熱不穩定性前驅錯合物。現有基於粒子及前驅體之方法通常依賴於高溫 來形成導電塗層，且因此可能與需要低加工溫度以維持完整性之基板不相容。舉例而言，已合成具有胺基甲酸酯或其他相對低分子量配體(與聚合物穩定劑相比)之銀化合物，其在150℃附近溫度下分解，從而產生接近銀塊體之電導率。不幸地，甚至此等溫度亦使得油墨與用於可撓性電子及生物醫學裝置之許多塑膠及紙質基板不相容。
因此，本發明之一目標為提供改良之油墨組合物。
揭示一種用於自反應性金屬及合金形成導電物之改良油墨組合物及一種製備導電結構之方法。
在一個態樣中，導電油墨組合物包括藉由混合以下組分形成之銀錯合物：羧酸銀；至少一種溶解劑，其溶解羧酸銀；及催化劑，其中催化劑包含使羧酸銀脫去羧基以製備導電油墨組合物之胺，其中催化劑在200℃或更低之溫度下使羧酸銀脫去羧基。
在另一態樣中，導電油墨組合物包括藉由混合以下組分形成之銀錯合物：羧酸銀，其中羧酸銀包含銀；至少一種溶解劑，其溶解羧酸銀；及催化劑，其將羧酸銀之銀還原以製備導電油墨組合物，其中催化劑包含胺。催化劑在200℃或更低之溫度下還原羧酸銀之銀。
在另一態樣中，一種製備導電結構之方法包括在胺存在下使羧酸銀脫去羧基以形成銀錯合物，其中羧酸銀溶解於溶解劑中；施加銀錯合物至基板；及在約200℃或更低之分解溫度下加熱基板上之銀錯合物以形成導電結構。
在另一態樣中，油墨組合物包括具有空間上龐大之相對離子之金屬鹽及配體。
在另一態樣中，揭示一種製備油墨之方法。該方法包括以下步驟：添加具有空間上龐大之相對離子之金屬鹽至溶劑中以形成第一混合物；及添加配體至第一混合物中以形成油墨組合物。
在另一態樣中，一種製備導電結構之方法包括添加具有空間上龐大之相對離子之金屬鹽於溶劑中以形成第一混合物；添加配體至第一混合物中以形成油墨組合物；及加熱油墨組合物以形成導電結構。
在另一態樣中，用於製備導電結構之油墨組合物包括藉由混合以下組分形成之可還原金屬錯合物：還原劑，其中還原劑溶解於溶解劑中；及至少一種包含金屬之金屬鹽或金屬錯合物，其中還原劑將金屬鹽或金屬錯合物之金屬還原以形成導電結構。
在另一態樣中，用於製備導電結構之油墨組合物包括藉由混合以下組分形成之可還原金屬錯合物：還原劑，其中還原劑溶解於溶解劑中；及至少一種包含第4、5、6、7、8、9、10、11或12族金屬之金屬鹽或金屬錯合物，其中還原劑將金屬還原以形成導電結構，其中還原劑將金屬鹽或金屬錯合物之金屬還原以形成導電結構。
在另一態樣中，製備導電結構之方法包括混合還原劑與至少一種金屬鹽或金屬錯合物以形成可還原金屬錯合物，其中還原劑溶解於至少一種溶解劑中；施加可還原金屬錯合物至基板；及使基板上之可還原金屬錯合物分解以形成導電結構。
自銀前驅體產生導電結構之方法
揭示用於提供導電油墨結構之組合物及製備組合物之方法。衍生自銀金屬前驅體之油墨組合物已描述於標題為「Ink Composition for Making a Conductive Silver Structure」之國際申請案第PCT/US2012/071034號中，該申請案於2012年12月20日申請且以全文引用的方式併入本文中。
揭示藉由製備不需要高分解溫度之銀錯合物而形成之改良油墨組合物。藉由使用更低分解溫度及减少之點固次數來形成導電結構，改良之油墨組合物與更多不需要高加工溫度以維持完整性之基板相容。另外，用於製備油墨組合物之方法既簡單又高產。
油墨組合物可具有低黏度，使得其與包括以下之廣泛範圍之圖案化技術相容：狹縫模具式塗佈、旋塗、卷對卷印刷(包括凹版印刷、柔版印刷)、回轉式網版印刷、網版印刷、氣溶膠噴射印刷、噴墨印刷、噴刷、邁耶棒塗佈(Mayer rod coating)、溢流塗佈、3D印刷及電水動力印刷。圖案 化特徵可在室溫下高度導電且在中等溫度(例如小於約100℃)下分解後達成體積電導率。最後，油墨可在室溫下保持穩定數月而沒有粒子沈澱。
因此，已形成用於在室溫下印刷高度導電特徵之導電油墨組合物(亦稱為「導電油墨」或「油墨」)。此類油墨可穩定，不含粒子，且適合用於廣泛範圍之圖案化技術。在一個實施例中，「不含粒子」油墨為不包括任何直徑大於約10nm之粒子的油墨。在一個實施例中，「不含粒子」油墨為具有小於約1%粒子、較佳小於約0.1%粒子的油墨。在油墨中使用銀鹽作為前驅體材料，其最終產生在導電銀塗層、線或圖案中之銀。可使用任何適合之銀前驅體。
在一個態樣中，導電油墨組合物包括藉由將羧酸銀、溶解羧酸銀之至少一種溶劑及催化劑混合而形成之銀錯合物。催化劑包括使羧酸銀脫去羧基以製備導電油墨組合物之胺。在一個實施例中，羧酸銀可溶於溶解劑。如一般技術人員已知，溶解度為諸如羧酸銀之物質溶解於諸如溶解劑之溶劑中之性質。在一個實施例中，首先將銀錯合物施加至基板。在一個實施例中，催化劑在約200℃或更低之溫度下使羧酸銀脫去羧基。在一個實施例中，催化劑在約100℃或更低之溫度下使羧酸銀脫去羧基。在一些實施例中，催化劑在約220℃、約210℃或更低、約190℃或更低、約180℃或更低、約170℃或更低、約160℃或更低、約150℃或更低、約140℃或更低、約130℃或更低、約120℃或更低、約110℃或更低、約90℃或更低、約80℃或更低、約70℃或更低、約60℃或更低或約50℃或更低之溫度下使羧酸銀脫去羧基。
在另一態樣中，導電油墨組合物包括藉由混合以下組分形成之銀錯合物：羧酸銀；至少一種溶解劑，其溶解羧酸銀；及催化劑，其將羧酸銀之銀還原。在一個實施例中，羧酸銀可溶於溶解劑。催化劑包括胺。在一個實施例中，首先將銀錯合物施加至基板。在一個實施例中，催化劑在約200℃或更低之溫度下將羧酸銀之銀還原。在一個實施例中，催化劑在約100℃或更低之溫度下將羧酸銀之銀還原。在一些實施例中，催化劑在約210℃或更低、約220℃或更低、約190℃或更低、約180℃或更低、約170℃或更低、約160℃或更低、約150℃或更低、約140℃或更低、約130℃ 或更低、約120℃或更低、約110℃或更低、約90℃或更低、約80℃或更低、約70℃或更低、約60℃或更低或約50℃或更低之溫度下將羧酸銀之銀還原。
羧酸銀
在一個實施例中，羧酸銀包括脂族羧酸之銀鹽。在一個實施例中，羧酸銀包括長鏈脂族羧酸之銀鹽。在一個實施例中，羧酸銀包括具有10至30個碳原子之長鏈脂族羧酸之銀鹽。在一個實施例中，催化劑在高溫下將羧酸銀之銀還原。
在一個實施例中，羧酸銀選自由以下組成之群：丙酸銀、丁酸銀、戊酸銀、己酸銀、庚酸銀、乙基己酸銀、山萮酸銀、油酸銀、辛酸銀、壬酸銀、癸酸銀、新癸酸銀、六氟乙醯丙酮酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為新癸酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為六氟乙醯丙酮酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為丙酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為丁酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為戊酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為己酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為庚酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為乙基己酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為山萮酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為油酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為壬酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為癸酸銀。
在一個實施例中，約0.4公克至約0.6公克之量的羧酸銀溶解於溶解劑中。在一些實施例中，約0.4公克、約0.5公克或約0.6公克羧酸銀溶解於溶解劑中。在一個實施例中，約0.4公克至約0.6公克之量的新癸酸銀溶解於溶解劑中。在一些實施例中，約0.4公克、約0.5公克或約0.6公克新癸酸銀溶解於溶解劑中。在一個實施例中，約0.4公克至約0.6公克之量的六氟乙醯丙酮酸銀溶解於溶解劑中。在一些實施例中，約0.4公克、約0.5公克或約0.6公克六氟乙醯丙酮酸銀溶解於溶解劑中。
溶解劑
如上文所提到，至少一種溶解劑溶解所揭示之羧酸銀。溶解劑充當羧酸銀之穩定劑及溶劑。溶解劑不意欲充當羧酸銀之還原劑。在一個實施例中，溶解劑具有約200℃或更低之沸點。在一個實施例中，溶解劑具有約100℃或更低之沸點。在一些實施例中，溶解劑具有約220℃或更低、 約210℃或更低、約190℃或更低、約180℃或更低、約170℃或更低、約160℃或更低、約150℃或更低、約140℃或更低、約130℃或更低、約120℃或更低、約110℃或更低、約90℃或更低、約80℃或更低、約70℃或更低、約60℃或更低或約50℃或更低之沸點。
在一個實施例中，溶解劑可基於用於製備油墨組合物之羧酸銀的類型來選擇。在一個實施例中，溶解劑可基於特定應用之沸點/點固次數來選擇。在一個實施例中，溶解劑可針對相容性及可潤濕性問題基於將施加油墨組合物之基板的類型來選擇。舉例而言，對於諸如噴墨印刷或電子噴墨之沈積方法，更大穩定性通常較佳，且因此使用具有更高沸點之溶解劑可為較佳的。
在一個實施例中，溶解劑選自由以下組成之群：有機溶劑、螯合劑及其組合。在一個實施例中，溶解劑為至少一種有機溶劑。在一個實施例中，溶解劑為至少一種非極性有機溶劑。在一個實施例中，溶解劑為至少一種螯合劑。在一個實施例中，稀釋劑為一或多種溶解劑與一或多種螯合劑之混合物。
在一個實施例中，溶解劑選自由以下組成之群：鏈烷烴、胺基甲酸酯、鏈烯、環狀烴、芳族烴、胺、聚胺、醯胺、醚、酯、醇、硫醇、硫醚、膦及其組合。
在一個實施例中，溶解劑為有機溶劑。在一個實施例中，溶解劑可包括一或多種長度為C5-20之直鏈或分枝鏈鏈烷烴。舉例而言，溶解劑可包括戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷、十八烷、十九烷及二十烷。
在一個實施例中，溶解劑可包括一或多種長度為C6-20之環狀烴。舉例而言，溶解劑可包括環己烷、環庚烷、環辛烷、環壬烷、環癸烷及十氫萘。在一個實施例中，溶解劑可包括芳族烴。舉例而言，溶解劑可包括苯、甲苯、二甲苯及四氫萘。在一個實施例中，溶解劑為二甲苯。
在一個實施例中，溶解劑可包括直鏈醚、分枝鏈醚或環狀醚。在一個實施例中，溶解劑可包括直鏈或分枝鏈醚。舉例而言，溶解劑可包括二甲醚、二乙醚、二丙醚、二丁醚及甲基第三丁醚。在一個實施例中， 溶解劑可包括一或多種環狀醚。舉例而言，溶解劑可包括四氫呋喃、四氫哌喃、二氫哌喃及1,4-二噁烷。
在一個實施例中，溶解劑為醇。在一個實施例中，溶解劑為一級醇、二級醇或三級醇。在一個實施例中，醇選自由以下組成之群：丙醇、丁醇、戊醇、己醇及辛醇其組合。在一個實施例中，醇選自由以下組成之群：1-丙醇、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-已醇、3-已醇、1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇、四氫糠醇、環戊醇、萜品醇及其組合。在一個實施例中，溶解劑為萜品醇。
在一個實施例中，溶解劑為螯合劑。在一個實施例中，溶解劑選自由以下組成之群：乙二胺四乙酸、亞胺基二乙酸、乙二胺-二(鄰羥基苯基乙酸)、氮基三乙酸、二羥基乙基甘胺酸、反-1,2-環己二胺四乙酸、二伸乙基三胺-N,N,N',N",N"-五乙酸、二醇醚二胺-N,N,N',N'-四乙酸、二甲亞碸、二伸乙基三胺、第三辛胺、第三丁胺、2-乙基己胺及乙二胺。在一個實施例中，溶解劑為第三辛胺。在一個實施例中，溶解劑為第三丁胺。在一個實施例中，溶解劑為2-乙基己胺。
在一個實施例中，添加一定量之溶解劑，使得羧酸銀實質上溶解或完全溶解於溶解劑中。在一個實施例中，「實質上溶解」意謂在25℃下羧酸銀在溶解劑中具有約400g/L之溶解度。
在一個實施例中，羧酸銀溶解於約0.5mL至約2.0mL之量的溶解劑中。在一個實施例中，羧酸銀溶解於約1.0mL至約2.0mL之量的溶解劑中。在一些實施例中，羧酸銀溶解於約0.5mL、約1.0mL、約1.5mL或約2.0mL溶解劑中。
在一個實施例中，羧酸銀溶解於約0.5mL至約2.0mL之量的二甲苯中。在一個實施例中，羧酸銀溶解於約1.0mL至約2.0mL之量的二甲苯中。在一些實施例中，羧酸銀溶解於約0.5mL、約1.0mL、約1.5mL或約2.0mL二甲苯中。
在一個實施例中，羧酸銀溶解於約0.5mL至約2.0mL之量的萜品醇中。在一個實施例中，羧酸銀溶解於約1.0mL至約2.0mL之量的萜品醇中。在一些實施例中，羧酸銀溶解於約0.5mL、約1.0mL、約1.5mL 及約2.0mL萜品醇中。
在一個實施例中，羧酸銀溶解於約0.5mL至約2.0mL之量的二甲苯與萜品醇之混合物中。在一個實施例中，羧酸銀溶解於約1.0mL至約2.0mL之量的二甲苯與萜品醇之混合物中。在一些實施例中，羧酸銀溶解於約0.5mL、約1.0mL、約1.5mL或約2.0mL之二甲苯與萜品醇之混合物中。
在一個實施例中，溶解劑包含兩種有機溶劑。在一個實施例中，兩種有機溶劑之體積比為第一有機溶劑比第二有機溶劑為約1比約1。在一個實施例中，兩種有機溶劑之體積比為第一有機溶劑比第二有機溶劑為約2比約1。在一個實施例中，兩種有機溶劑之體積比為第一有機溶劑比第二有機溶劑為約3比約1。在一個實施例中，兩種有機溶劑之體積比為第一有機溶劑比第二有機溶劑為約4比約1。
在一個實施例中，溶解劑包含兩種螯合劑。在一個實施例中，兩種螯合劑之體積比為第一螯合劑比第二螯合劑為約1比約1。在一個實施例中，兩種螯合劑之體積比為第一螯合劑比第二螯合劑為約2比約1。在一個實施例中，兩種螯合劑之體積比為第一螯合劑比第二螯合劑為約3比約1。在一個實施例中，兩種螯合劑之體積比為第一螯合劑比第二螯合劑為約4比約1。
在一個實施例中，溶解劑包含一種有機溶劑及一種螯合劑。 在一個實施例中，有機溶劑與螯合劑之體積比為約1比約1。在一個實施例中，有機溶劑與螯合劑之體積比為約2比約1。在一個實施例中，有機溶劑與螯合劑之體積比為約3比約1。在一個實施例中，有機溶劑與螯合劑之體積比為約4比約1。在一個實施例中，有機溶劑與螯合劑之體積比為約1比約2。在一個實施例中，有機溶劑與螯合劑之體積比為約1比約3。在一個實施例中，有機溶劑與螯合劑之體積比為約1比約4。
催化劑
如先前所論述，揭示催化劑。在一個實施例中，催化劑為還原劑。在一個實施例中，催化劑將銀鹽還原為銀金屬。在一個實施例中，催化劑為脫羧劑。在一個實施例中，催化劑使羧酸銀脫去羧基以製備導電 油墨組合物。在一個實施例中，催化劑將羧酸銀之銀還原以製備導電油墨組合物。在一個實施例中，催化劑既為脫羧劑又為還原劑。在一個實施例中，催化劑使羧酸銀脫去羧基同時將羧酸銀之銀還原以製備導電油墨組合物。
可使用任何適合之銀前驅體。在一個實施例中，銀前驅體包含Ag(I)或+1氧化態。在一個實施例中，銀前驅體包含Ag(II)或+2氧化態。在一個實施例中，銀前驅體包含Ag(III)或+3氧化態。在一個實施例中，添加一定量之催化劑以將銀鹽完全還原為0氧化態之銀金屬。在一個實施例中，添加相對小量之催化劑。在一個實施例中，催化劑之添加量取决於所需油墨黏度。
在一個實施例中，催化劑能够將銀離子(Ag+)還原至為銀金屬(Ag0)。在一個實施例中，催化劑能够將銀離子(Ag2+)還原至為銀金屬(Ag0)。在一個實施例中，催化劑能够將銀離子(Ag3+)還原至為銀金屬(Ag0)。
在一個態樣中，催化劑為胺。在一個實施例中，催化劑為一級胺、二級胺、三級胺或聚胺。在一個實施例中，催化劑為一級胺。「一級胺」係指具有兩個鍵結至胺基中之氮的氫原子的胺。在一個實施例中，催化劑為碳數為1至18之烷基胺。舉例而言，催化劑可包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二胺、十三胺、十四胺、十五胺、十六胺、十七胺、十八胺及其組合。可使用之催化劑的其他實例包括烯丙胺、正丙胺、異丙胺、正丁胺、第二丁胺、第三丁胺、正戊胺、異戊胺、2-乙基己胺、第三己胺、苯胺、環戊胺、第三辛胺、第三癸胺、第三十二胺、第三十八胺及其組合。在一個實施例中，催化劑為第三辛胺。在一個實施例中，催化劑為2-乙基己胺。
在一個實施例中，催化劑可包括二級胺。「二級胺」係指具有一個鍵結至胺基中之氮的氫原子的胺。舉例而言，催化劑可包括二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二苯胺、二環苯胺、甲基丁胺及其組合。
在一個實施例中，催化劑可包括三級胺。「三級胺」係指不具有鍵結至胺基中之氮的氫原子的胺。舉例而言，催化劑可包括三甲胺、三乙胺、三丙胺、三苯胺及其組合。
在一個實施例中，催化劑可包括聚胺。舉例而言，催化劑可包括乙二胺、1,3-二胺基丙烷、己二胺及其組合。在一個實施例中，催化劑為乙二胺。在一個實施例中，催化劑為1,3-二胺基丙烷。在一個實施例中，催化劑為己二胺。
在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL至約1mL之催化劑來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.8mL之催化劑來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.7mL之催化劑來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.6mL之催化劑來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之催化劑來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.5mL之催化劑來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之催化劑來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.3mL至約0.4mL之催化劑來形成銀。在一些實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL、約0.2mL、約0.3mL、約0.4mL、約0.5mL、約0.6mL、約0.7mL、約0.8mL、約0.9mL或約1.0mL催化劑來形成。
在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL至約1mL之第三辛胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.8mL之第三辛胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.7mL之第三辛胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.6mL之第三辛胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之第三辛胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.5mL之第三辛胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之第三辛胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.3mL至約0.4mL之第三辛胺來形成。在其他實施例中，銀錯合物係藉由以約0.1mL、約0.2mL、約0.3mL、約0.4mL、約0.5mL、約0.6mL、約0.7mL、約0.8mL、約0.9mL或約1.0mL之量添加第三辛胺來形成。
在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL至約1mL之2-乙基己胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL至 約0.8mL之2-乙基己胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.7mL之2-乙基己胺來形成。銀錯合物係在一個實施例中，藉由添加約0.1mL至約0.6mL之2-乙基己胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之2-乙基己胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.5mL之2-乙基己胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之2-乙基己胺來形成。在一個實施例中，銀錯合物係藉由添加約0.3mL至約0.4mL之2-乙基己胺來形成。在其他實施例中，銀錯合物係藉由以約0.1mL、約0.2mL、約0.3mL、約0.4mL、約0.5mL、約0.6mL、約0.7mL、約0.8mL、約0.9mL或約1.0mL之量添加2-乙基己胺來形成。
在一個態樣中，催化劑為溶解劑。在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將羧酸銀與催化劑混合形成之銀錯合物。在一個實施例中，羧酸銀溶解於催化劑中。催化劑亦充當還原劑。催化劑包括將羧酸銀還原以製備導電油墨組合物之胺。在一個實施例中，第三辛胺溶解羧酸銀且將羧酸銀還原。在一個實施例中，第三丁胺溶解羧酸銀且將羧酸銀還原。在一個實施例中，2-乙基己胺溶解羧酸銀且將羧酸銀還原。
羧酸銀、溶解劑及催化劑之導電油墨組合物組合
在一個實施例中，羧酸銀為新癸酸銀。在一個實施例中，羧酸銀為六氟乙醯丙酮酸銀。在一個實施例中，溶解劑為二甲苯。在一個實施例中，溶解劑包含二甲苯及萜品醇。在一個實施例中，催化劑為第三辛胺。在一個實施例中，催化劑為2-乙基己胺。
在一個實施例中，導電油墨組合物具有導電油墨組合物中約1至約40重量%銀之濃度。在一個實施例中，導電油墨組合物具有導電油墨組合物中約1至約30重量%銀之濃度。在一個實施例中，導電油墨組合物具有導電油墨組合物中約1至約20重量%銀之濃度。在一個實施例中，導電油墨組合物具有導電油墨組合物中約1至約10重量%銀之濃度。在一個實施例中，導電油墨組合物具有導電油墨組合物中約5至約15重量%銀之濃度。在一些實施例中，導電油墨組合物具有導電油墨組合物約1重量%、約2重量%、約3重量%、約4重量%、約5重量%、約6重量%、約7重 量%、約8重量%、約9重量%、約10重量%、約11重量%、約12重量%、約13重量%、約14重量%、約15重量%、約16重量%、約17重量%、約18重量%、約19重量%、約20重量%、約21重量%、約22重量%、約23重量%、約24重量%、約25重量%、約26重量%、約27重量%、約28重量%、約29重量%、約30重量%、約31重量%、約32重量%、約33重量%、約34重量%、約35重量%、約36重量%、約37重量%、約38重量%、約39重量%或約40重量%銀之濃度。
在一個實施例中，導電結構具有低均方根(RMS)值。在一個實施例中，導電結構具有小於約20nm之RMS值。在一個實施例中，導電結構具有小於約10nm之RMS值。
在一個實施例中，量測了導電結構之電導率。在一個實施例中，導電結構之電導率為約2x10-6歐姆-cm至約1x10-5歐姆-cm。在一個實施例中，導電結構之電導率為約3x10-6歐姆-cm至約6x10-6歐姆-cm。在一些實施例中，導電結構之電導率為至少約2x10-6歐姆-cm、約3x10-6歐姆-cm、約4x10-6歐姆-cm、約5x10-6歐姆-cm、約6x10-6歐姆-cm、約7x10-6歐姆-cm、約8x10-6歐姆-cm或約9x10-6歐姆-cm。在一些實施例中，導電結構之電導率為至多約1x10-5歐姆-cm、約9x10-6歐姆-cm、約8x10-6歐姆-cm、約7x10-6歐姆-cm、約6x10-6歐姆-cm、約5x10-6歐姆-cm、約4x10-6歐姆-cm或約3x10-6歐姆-cm。
新癸酸銀、二甲苯及2-乙基己胺之組合
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯中之新癸酸銀與2-乙基己胺混合形成之銀錯合物。2-乙基己胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在另一實施例中，2-乙基己胺在約190℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約1mL二甲苯中之約0.5公克新癸酸銀與約0.2mL 2-乙基己胺混合形成之銀錯合物。2-乙基己胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一些實施例中，2-乙基己胺在約95℃或更低或約105℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯中之新癸酸銀與2-乙基己胺混合形成之銀錯合物。2-乙基己胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一些實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約1mL二甲苯中之約0.5公克新癸酸銀與約0.4mL或約0.6mL 2-乙基己胺混合形成之銀錯合物。2-乙基己胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯中之新癸酸銀與2-乙基己胺混合形成之銀錯合物。2-乙基己胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約1mL二甲苯中之約0.4公克或約0.6公克新癸酸銀與約0.2mL 2-乙基己胺混合形成之銀錯合物。2-乙基己胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
六氟乙醯丙酮酸銀、二甲苯及第三辛胺之組合
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯中之六氟乙醯丙酮酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使六氟乙醯丙酮酸銀脫去羧基。在另一實施例中，第三辛胺在約160℃或更低之溫度下使六氟乙醯丙酮酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約1mL二甲苯中之約0.4公克六氟乙醯丙酮酸銀與約0.2mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一些實施例中，第三辛胺在約95℃或更低之溫度下或在約105℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯中之六氟乙醯丙酮酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使六氟乙醯丙酮酸銀脫去羧基。在一些實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約1mL二甲苯中之約0.4公克六氟乙醯丙酮酸銀與約0.4mL或約0.6mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯 中之六氟乙醯丙酮酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使六氟乙醯丙酮酸銀脫去羧基。在一些實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約1mL二甲苯中之約0.3公克或約0.5公克六氟乙醯丙酮酸銀與約0.2mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
新癸酸銀、二甲苯、萜品醇及第三辛胺之組合
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯及萜品醇中之新癸酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在另一實施例中，第三辛胺在約200℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約0.5mL二甲苯與約0.5mL萜品醇之混合物中的約0.5公克新癸酸銀與約0.2mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一些實施例中，第三辛胺在約80℃或更低之溫度下、在約90℃或更低之溫度下或在約110℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯及萜品醇中之新癸酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一些實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約0.5mL二甲苯與約0.5mL萜品醇之混合物中的約0.5公克新癸酸銀與約0.4mL或約0.6mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯及萜品醇中之新癸酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一些實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約0.5mL二甲苯與約0.5mL萜品醇之混合物中的約0.4公克或約0.6公克新癸酸銀與約0.2mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯 及萜品醇中之新癸酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約0.6mL二甲苯與約0.4mL萜品醇之混合物中的約0.5公克新癸酸銀與約0.2mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯及萜品醇中之新癸酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約0.7mL二甲苯與約0.3mL萜品醇之混合物中的約0.5公克新癸酸銀與約0.2mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯及萜品醇中之新癸酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約0.8mL二甲苯與約0.2mL萜品醇之混合物中的約0.5公克新癸酸銀與約0.2mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯及萜品醇中之新癸酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約0.4mL二甲苯與約0.6mL萜品醇之混合物中的約0.5公克新癸酸銀與約0.2mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯及萜品醇中之新癸酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約0.3mL二甲苯與約0.7mL萜品醇之混合物中的約0.5公克新癸酸銀與約0.2mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於二甲苯及萜品醇中之新癸酸銀與第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。在一個實施例中，導電油墨組合物包括藉由將溶解於約0.2mL二甲苯與約0.8mL萜品醇之混合物中的約0.5公克新癸酸銀與約0.2mL第三辛胺混合形成之銀錯合物。第三辛胺在約100℃或更低之溫度下使新癸酸銀脫去羧基。
製備導電油墨組合物之方法
在一個態樣中，揭示製備導電結構之方法。在一個實施例中，該方法包括在包含胺之催化劑存在下混合羧酸銀以形成銀錯合物之步驟。羧酸銀溶解於至少一種溶解劑中。在一個實施例中，該方法亦包括施加銀錯合物至基板之步驟。在一些實施例中，該方法包括在約200℃或更低之分解溫度下加熱基板上之銀錯合物以形成導電結構之步驟。在一些實施例中，該方法包括在約100℃或更低之分解溫度下加熱基板上之銀錯合物以形成導電結構之步驟。在一些實施例中，該方法包括在約210℃或更低、約220℃或更低、約190℃、約180℃或更低、約170℃或更低、約160℃、約150℃或更低、約140℃或更低、約130℃或更低、約120℃或更低、約110℃或更低、約90℃或更低、約80℃或更低、約70℃或更低、約60℃或更低或約50℃或更低之分解溫度下加熱基板上之銀錯合物以形成導電結構的步驟。在一個實施例中，銀錯合物係用熱源加熱。熱源之實例包括IR燈、烘箱或加熱基板。
在一個實施例中，羧酸銀在添加催化劑之前溶解於溶解劑中。在一個實施例中，羧酸銀在將羧酸銀溶解於溶解劑中之前與催化劑混合。在一個實施例中，羧酸銀、溶解劑及催化劑係同時添加。
在一個實施例中，銀錯合物具有所需黏度。在一個實施例中，所需黏度係使用microVISC黏度計獲得。在一個實施例中，銀錯合物具有約50厘泊至約1000厘泊之黏度。在一個實施例中，銀錯合物具有約5厘泊至約50厘泊之黏度。在一個實施例中，銀錯合物具有約10厘泊至約40厘泊之黏度。在一個實施例中，銀錯合物具有約20厘泊至約30厘泊之黏度。在一個實施例中，銀錯合物具有約18厘泊至約20厘泊之黏度。在一 些實施例中，銀錯合物具有約18、約19或約20厘泊之黏度。在一些實施例中，銀錯合物具有至少約5厘泊、約10厘泊、約20厘泊、約30厘泊、約40厘泊、約50厘泊、約60厘泊、約70厘泊、約80厘泊、約90厘泊、約100厘泊、約200厘泊、約300厘泊、約400厘泊、約500厘泊、約600厘泊、約700厘泊、約800厘泊或約900厘泊之黏度。在一些實施例中，銀錯合物具有至多約1000厘泊、約900厘泊、約800厘泊、約700厘泊、約600厘泊、約500厘泊、約400厘泊、約300厘泊、約200厘泊、約100厘泊、約90厘泊、約80厘泊、約70厘泊、約60厘泊、約50厘泊、約40厘泊、約30厘泊、約20厘泊或約10厘泊之黏度。
在一個實施例中，錯合物之黏度係基於所用溶劑之量而調節。在一個實施例中，錯合物之黏度係基於所用溶劑之類型而調節。在溶解劑包含萜品醇及二甲苯之一個實施例中，若使用更多萜品醇及更少二甲苯，則黏度增加。在一個實施例中，銀錯合物之黏度可自具有大比例二甲苯之5厘泊調節至具有大比例萜品醇之50厘泊。
另外，錯合物之黏度係基於所添加催化劑之量而調節。若使用更多催化劑，則銀錯合物之黏度增加。在一個實施例中，可藉由增加催化劑之量而將銀錯合物之黏度增加至遠遠超過1000厘泊。在一個實施例中，可藉由將催化劑之量自約0.2mL增加至約0.6mL而將銀錯合物之黏度增加至遠遠超過1000厘泊。在一個實施例中，若使用更少催化劑，則銀錯合物降低之黏度。
導電油墨組合物之施加
導電油墨組合物可用於各種印刷應用，包括狹縫模具式塗佈、旋塗、卷對卷印刷(包括凹版印刷、柔版印刷)、回轉式網版印刷、網版印刷、氣溶膠噴射印刷、噴墨印刷、噴刷、邁耶棒塗佈、溢流塗佈、3D印刷、分配機及電水動力印刷。此外，可使用用於形成遮罩以蝕刻某些區域之銀的光刻法來產生圖案，藉此產生高保真度特徵。正性與負性圖案化方法均可用於產生圖案。
在一個實施例中，羧酸銀之銀鹽完全溶解於至少一種溶解劑中。完全溶解之銀鹽與許多極性錯合物不特別充分濕潤之非極性聚合物基 板、玻璃及陶瓷基板相容。在一個實施例中，銀錯合物係施加至聚合物基板。在一個實施例中，銀錯合物係施加至非極性聚合物基板。在一個實施例中，銀錯合物係施加至玻璃基板。在一個實施例中，銀錯合物係施加至陶瓷基板。
此外，彈性體及尤其具有非平面形貌之3D基板可與導電結構結合使用。在一個實施例中，銀錯合物係施加至彈性體上。在一個實施例中，銀錯合物係施加至3D基板。
導電結構之鏡面反射率為導電結構之極低RMS值之副產物。在一個實施例中，導電結構之RMS值為約10奈米或更小。在一個實施例中，導電結構係用於具有光滑表面之基板上。在一個實施例中，導電結構用於OLED顯示器及光伏打裝置之電極結構中。該等結構亦用作顯示器及觸摸屏中之導電迹線及電極以及印刷天線。
油墨組合物 定義
當描述本發明之化合物、組合物、方法及製程時，除非另外指出，否則以下術語具有以下含義。
術語「烷基」意謂可為直鏈、環狀或分枝鏈或其組合且具有指定碳原子數目(亦即，C1-30意謂一至三十個碳原子)之烴基。烷基之實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第三丁基、異丁基、第二丁基、環己基、環戊基、(環己基)甲基、環丙基甲基、二環[2.2.1]庚烷、二環[2.2.2]辛烷等。除非另外指出，否則烷基可經取代或未經取代。
術語「環烷基」係指飽和單環、雙環、三環或其他多環烴基。任何原子均可經例如一或多個取代基取代。環碳充當環烷基與另一部分之連接點。環烷基可含有稠合環。稠合環為共用共同碳原子之環。環烷基部分可包括例如環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、金剛烷基及降冰片基(雙環[2.2.1]庚基)。
術語「龐大」意謂基團之尺寸可產生空間位阻。「空間上龐大之相對離子」為可產生空間位阻之相對離子。
術語「配體」係指可與單一金屬離子形成一或多個鍵之化合 物。配體之實例為胺、醚及硫醚。
組合物
本發明亦大體上係關於一種包含具有空間上龐大之相對離子之金屬鹽及配體之油墨組合物。
任何適合之具有空間上龐大之相對離子之金屬鹽均可使用。在一些實施例中，金屬鹽選自由以下組成之群：銀、銅、鎳、金、鉑、鈀、鋁、鎂、鋅及錫鹽。在一個實施例中，鹽為銀鹽。
在一些實施例中，空間上龐大之相對離子選自由以下組成之群：羧酸根、氰離子、磺酸根、硼酸根、磷酸根及過氯酸根。在一些實施例中，空間上龐大之相對離子為長鏈或分枝鏈羧酸根。在一些實施例中，空間上龐大之相對離子為R1COO-。R1選自由以下組成之群：未經取代或經取代之烷基、未經取代或經取代之環烷基及未經取代或經取代之雜環烷基。在一些實施例中，R1為經取代之C1-C30烷基。在一些實施例中，C1-C30烷基可經烷基及酮基中之至少一者取代。所選取代基較佳足够大，以為空間上龐大之相對離子提供空間位阻特徵。在一些實施例中，空間上龐大之相對離子為新癸酸根、2-乙基辛酸根、2-乙基己酸根、2-乙基戊酸根、2-乙基丁酸根、2-乙基-2-甲基丁酸根、2,2-二乙基丁酸根及其組合。在一個實施例中，空間上龐大之相對離子為新癸酸根。在其他實施例中，空間上龐大之相對離子為β酮基羧酸根，例如3-側氧基丁酸根、3-側氧基戊酸根或3-側氧基己酸根。
在其他實施例中，空間上龐大之相對離子為四氟硼酸根([BF4]-)、六氟磷酸根([PF6]-)或過氯酸根。
在一些實施例中，具有空間上龐大之相對離子之金屬鹽為新癸酸銀、2-乙基己酸銀或β酮基羧酸銀。在一個實施例中，鹽為新癸酸銀。
配體可為任何適合之配體。一般而言，配體具有相對低之沸點(小於200℃)。當溫度增加至高於100℃時，配體開始蒸發。因此，油墨具有低退火溫度，同時維持高黏度，而無需粒子或聚合物增加黏度。
在一些實施例中，配體為龐大配體。在一些實施例中，配體選自由以下組成之群：一級胺、二級胺、三級胺及環狀胺。在一些實施例 中，配體選自由以下組成之群：第三丁胺、2-甲基丁-2-胺、2-甲基戊-2-胺、2-乙基己胺、2-乙基庚胺、N-乙基己-1-胺、N-乙基庚-1-胺及第三辛胺。在一個實施例中，配體為第三辛胺。在一些實施例中，配體為未經取代或經取代之吡咯啶及未經取代或經取代之哌啶。
在一些實施例中，配體選自由以下組成之群：硫醚、環狀硫醚、醚、冠醚及其組合。在一些實施例中，配體選自由分枝鏈硫醚及分枝鏈醚組成之群。舉例而言，配體可具有式R’XR”。R’及R”獨立地為長鏈或分支鏈烷基。X為S或O。
在一些實施例中，配體與金屬鹽之莫耳比在約10,000：1與約50：1之間。在一些實施例中，配體與金屬鹽之莫耳比大於約30：1。在一些實施例中，配體與金屬鹽之莫耳比大於約15：1。在一些實施例中，配體與金屬鹽之莫耳比大於約10：1。在一些實施例中，金屬鹽與配體之莫耳比為約1。
油墨組合物可進一步包含溶劑。一般而言，溶劑具有低沸點。在一些實施例中，溶劑為極性溶劑，諸如水及二甲基甲醯胺。在一些實施例中，使用二甲苯作為溶劑。
製備
本發明亦提供一種製備油墨組合物之方法。該方法包括添加具有空間上龐大之相對離子之金屬鹽於溶劑中以形成混合物；及添加配體至混合物中以形成油墨組合物。
當金屬鹽溶解於溶劑中時，混合物具有相對低之黏度且自由流動。一旦添加金屬鹽，黏度即快速增加。在添加配體之後，黏度達至約100cP。當添加更多配體時，黏度將繼續增加至達至約10000cP。在不希望受理論限制之情况下，當金屬鹽溶解於適當溶劑中時，其龐大相對離子為金屬離子產生大量空間位阻。位阻與龐大配體之關聯產生完全凝膠混合物。完全凝膠混合物具有大黏度且不自由流動。在一個實施例中，即使在將填充有混合物之容器完全顛倒時，混合物亦不流動。
在本發明中，金屬鹽選自由以下組成之群：銀、銅、鎳、金、鉑、鈀、鋁、鎂、鋅及錫鹽。在一個實施例中，鹽為銀鹽。
在一些實施例中，空間上龐大之相對離子選自由以下組成之群：羧酸根、氰離子、磺酸根、硼酸根、磷酸根及過氯酸根。在一些實施例中，空間上龐大之相對離子為長鏈或分枝鏈羧酸根。在一些實施例中，空間上龐大之相對離子為R1COO-。R1選自由以下組成之群：未經取代或經取代之烷基、未經取代或經取代之環烷基及未經取代或經取代之雜環烷基。在一些實施例中，R1為經取代之C1-C30烷基。在一些實施例中，C1-C30烷基經烷基及酮基中之至少一者取代。所選取代基較佳足够大，以為空間上龐大之相對離子提供空間位阻特徵。
在一些實施例中，空間上龐大之相對離子為新癸酸根、2-乙基辛酸根、2-乙基己酸根、2-乙基戊酸根、2-乙基丁酸根、2-乙基-2-甲基丁酸根、2,2-二乙基丁酸根及其組合。在一個實施例中，空間上龐大之相對離子為新癸酸根。在其他實施例中，空間上龐大之相對離子為β酮基羧酸根，例如3-側氧基丁酸根、3-側氧基戊酸根或3-側氧基己酸根。
在其他實施例中，空間上龐大之相對離子為四氟硼酸根([BF4]-)、六氟磷酸根([PF6]-)或過氯酸根。
在一些實施例中，具有空間上龐大之相對離子之金屬鹽為新癸酸銀、2-乙基己酸銀或β酮基羧酸銀。在一個實施例中，鹽為新癸酸銀。
配體可為任何適合之配體。在一些實施例中，配體為龐大配體。在一些實施例中，配體選自由以下組成之群：一級胺、二級胺、三級胺及環狀胺。
在一些實施例中，配體選自由以下組成之群：第三丁胺、2-甲基丁-2-胺、2-甲基戊-2-胺、2-乙基己胺、2-乙基庚胺、N-乙基己-1-胺、N-乙基庚-1-胺及第三辛胺。在一個實施例中，配體為第三辛胺。在一些實施例中，配體為未經取代或經取代之吡咯啶及未經取代或經取代之哌啶。
在一些實施例中，配體選自由以下組成之群：硫醚、環狀硫醚、醚、冠醚及其組合。在一些實施例中，配體選自由分枝鏈硫醚及分枝鏈醚組成之群。舉例而言，配體可具有式R’XR”。R’及R”獨立地為長鏈或分支鏈烷基。X為S或O。
在一些實施例中，配體與金屬鹽之莫耳比在約10,000：1與約 50：1之間。在一些實施例中，配體與金屬鹽之莫耳比大於約30：1。在一些實施例中，配體與金屬鹽之莫耳比大於約15：1。在一些實施例中，配體與金屬鹽之莫耳比大於約10：1。在一些實施例中，金屬鹽與配體之莫耳比為約1：1。
溶劑可為任何適合之溶劑。一般而言，溶劑具有低沸點。在一些實施例中，溶劑為極性溶劑，諸如水及二甲基甲醯胺。在一些實施例中，使用二甲苯作為溶劑。在一些實施例中，配體可充當溶劑。
施加
揭示一種製備導電結構之方法。該方法包括添加具有空間上龐大之相對離子之金屬鹽於溶劑中以形成第一混合物；添加配體至第一混合物中以形成油墨組合物；及加熱油墨組合物以形成導電結構。在一些實施例中，該方法包括將油墨組合物沈積至基板上之步驟。基板包括玻璃、乙酸纖維素、賽珞玢(cellophane)、聚醯亞胺及聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)膜、ITO、PC、CPO。
反應性金屬錯合物及其合金
亦揭示用於提供導電油墨結構之組合物及製備組合物之方法。改良之油墨組合物係藉由製備不需要高分解溫度之可還原金屬錯合物來形成。藉由使用更低分解溫度來形成導電結構，改良之油墨組合物與更多不需要高加工溫度以維持完整性之基板相容。另外，用於製備油墨組合物之方法既簡單又高產。油墨組合物可具有低黏度，使得其與包括以下之廣泛範圍之圖案化技術相容：狹縫模具式塗佈、旋塗、卷對卷印刷(包括凹版印刷、柔版印刷)、回轉式網版印刷、網版印刷、氣溶膠噴射印刷、噴墨印刷、噴刷、邁耶棒塗佈、溢流塗佈、3D印刷及電水動力印刷。圖案化特徵可在室溫下高度導電且在中等溫度(例如小於約100℃)下分解後達成體積電導率。最後，油墨可在室溫下保持穩定數月而沒有粒子沈澱。
一些系統及方法具有所揭示之將基板上之金屬鹽還原以形成金屬油墨調配物之還原劑。美國專利第8,066,805號(以全文引用的方式併入本文中)描述可印刷金屬調配物、製備該調配物之方法及由金屬油墨前驅體塗佈或印刷薄膜之方法，其中金屬調配物包括一或多種第4、5、6、7、8、 9、10、11或12族金屬鹽或金屬錯合物。美國專利申請案第2005/0006339號(以全文引用的方式併入本文中)描述用於沈積金屬圖案且將基板上之金屬鹽還原之方法及系統。
揭示用於提供導電油墨結構之組合物及製備組合物之方法。已形成用於在室溫下印刷高度導電特徵之油墨組合物(亦稱為「導電油墨」或「油墨」)。此類油墨可穩定，不含粒子，且適合用於廣泛範圍之圖案化技術。
在一個態樣中，油墨組合物包括藉由將溶解於溶解劑中之還原劑與至少一種金屬鹽或金屬錯合物混合形成之可還原金屬錯合物。還原劑可溶於溶解劑。如一般技術人員已知，溶解度為諸如還原劑之物質溶解於諸如溶解劑之溶劑中之性質。在一個實施例中，還原劑為氫化物。在一些實施例中，還原劑為甲酸鹽或β酮基羧酸鹽。在一個實施例中，還原劑將金屬鹽或金屬錯合物之金屬還原以形成導電結構。在一個實施例中，在將還原劑與至少一種金屬鹽或金屬錯合物混合後形成沈澱。在一個實施例中，沈澱在施加可還原金屬錯合物至基板上之前移除。在一個實施例中，沈澱在使基板上之可還原金屬錯合物分解之前移除。
在一個態樣中，用於製備導電結構之油墨組合物包括藉由將溶解於溶解劑中之還原劑與至少一種金屬鹽或金屬錯合物混合形成之可還原金屬錯合物。金屬鹽或金屬錯合物之金屬為第4、5、6、7、8、9、10、11或12族金屬。在一個實施例中，還原劑為氫化物。在一些實施例中，還原劑為甲酸鹽或β酮基羧酸鹽。還原劑將金屬鹽或金屬錯合物之金屬還原以形成導電結構。
金屬及金屬錯合物
在一個實施例中，金屬鹽具有式MXn。在一個實施例中，金屬錯合物具有式M(L)pXn。在一個實施例中，M為第4、5、6、7、8、9、10、11或12族金屬。在一個實施例中，X為鹵離子、假鹵離子、硝酸根、硫酸根、甲酸根、乙酸根、氰酸根、異氰酸根、烷氧離子或二酮酸根。在一個實施例中，L選自由以下組成之群：NH3、CO、NO、N2、H2S、C2H4、C6H6、CN、NC、PH3。在一個實施例中，n等於M之形式電荷除以X之形 式電荷。在一個實施例中，p為等於M上之配位點數目减去由Xn佔據之配位點的整數。在一個實施例中，M(L)pXn包含四羰基鎳。在一個實施例中，M(L)pXn包含四羰基鈷。
在一個實施例中，M選自由以下組成之群：鋁、鎂、鈦、矽、釩、鋅、錫、銅、鎳、鈀、鋯、鐵、鈮、鍺、錳、鉻、鈷、鎢、鉬、鉍、釕及其組合。
在一個實施例中，金屬錯合物包含烷基矽錯合物。在一個實施例中，金屬錯合物選自由以下組成之群：四甲基矽烷、四乙基矽烷、1,2-二氯四甲基矽烷、1,2-二苯基四甲基矽烷、1,2-二氯四乙基矽烷、1,2-二苯基四乙基矽烷、1,2,3-三氯四甲基矽烷或1,2,3-四甲基三苯基矽烷。在一個實施例中，金屬錯合物包含四乙基矽烷。
在一個實施例中，配體L為鏈烯或炔。在一個實施例中，配體L選自由以下組成之群：環辛二烯、降冰片二烯及乙烯。在一個實施例中，金屬錯合物包含金屬鏈烯錯合物。在一個實施例中，金屬錯合物包含鎳(0)鏈烯錯合物。在一個實施例中，金屬錯合物包含雙(環辛二烯)鎳(0)。在一個實施例中，金屬錯合物包含三(乙烯)鎳(0)。在一個實施例中，金屬錯合物包含金屬炔錯合物。在一個實施例中，金屬錯合物包含鉑(0)炔錯合物。
在一個實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約0.1-40重量%金屬鹽之濃度。在一個實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約1-30重量%金屬鹽之濃度。在一個實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約1-20重量%金屬鹽之濃度。在一個實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約1-10重量%金屬鹽之濃度。在一個實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約5-15重量%金屬鹽之濃度。在一些實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約0.1重量%、約0.2重量%、約0.3重量%、約0.4重量%、約0.5重量%、約0.6重量%、約0.7重量%、約0.8重量%、約0.9重量%、約1重量%、約2重量%、約3重量%、約4重量%、約5重量%、約6重量%、約7重量%、約8重量%、約9重量%、約10重量%、約11重量%、約12重量%、約13重量%、約14重量%、約15重量%、約16重量%、約17重量%、約18重量%、約19重量%或約20重量%金屬之濃度。
在一些實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中至少約0.1重量%、約0.2重量%、約0.3重量%、約0.4重量%、約0.5重量%、約0.6重量%、約0.7重量%、約0.8重量%、約0.9重量%、1重量%、約2重量%、約3重量%、約4重量%、約5重量%、約6重量%、約7重量%、約8重量%、約9重量%、約10重量%、約11重量%、約12重量%、約13重量%、約14重量%、約15重量%、約16重量%、約17重量%、約18重量%、約19重量%或約20重量%金屬鹽之濃度。在一些實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中至多約40重量%、約39重量%、約38重量%、約37重量%、約36重量%、約35重量%、約34重量%、約33重量%、約32重量%、31重量%、約30重量%、約29重量%、約28重量%、約27重量%、約26重量%、約25重量%、約24重量%、約23重量%、約22重量%、約21重量%、約20重量%、約19重量%、約18重量%、約17重量%、約16重量%、約15重量%、約14重量%、約13重量%或約12重量%金屬鹽之濃度。
在一個實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約0.1-40重量%金屬錯合物之濃度。在一個實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約1-30重量%金屬錯合物之濃度。在一個實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約1-20重量%金屬錯合物之濃度。在一個實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約1-10重量%金屬錯合物之濃度。在一個實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約5-15重量%金屬錯合物之濃度。在一些實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中約0.1重量%、約0.2重量%、約0.3重量%、約0.4重量%、約0.5重量%、約0.6重量%、約0.7重量%、約0.8重量%、約0.9重量%、1重量%、約2重量%、約3重量%、約4重量%、約5重量%、約6重量%、約7重量%、約8重量%、約9重量%、約10重量%、約11重量%、約12重量%、約13重量%、約14重量%、約15重量%、約16重量%、約17重量%、約18重量%、約19重量%或約20重量%金屬錯合物之濃度。
在一些實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中至少約0.1重量%、約0.2重量%、約0.3重量%、約0.4重量%、約0.5重量%、約0.6 重量%、約0.7重量%、約0.8重量%、約0.9重量%、1重量%、約2重量%、約3重量%、約4重量%、約5重量%、約6重量%、約7重量%、約8重量%、約9重量%、約10重量%、約11重量%、約12重量%、約13重量%、約14重量%、約15重量%、約16重量%、約17重量%、約18重量%、約19重量%或約20重量%金屬錯合物之濃度。在一些實施例中，油墨組合物具有油墨組合物中至多約40重量%、約39重量%、約38重量%、約37重量%、約36重量%、約35重量%、約34重量%、約33重量%、約32重量%、31重量%、約30重量%、約29重量%、約28重量%、約27重量%、約26重量%、約25重量%、約24重量%、約23重量%、約22重量%、約21重量%、約20重量%、約19重量%、約18重量%、約17重量%、約16重量%、約15重量%、約14重量%、約13重量%或約12重量%金屬錯合物之濃度。
溶解劑
如上文所提到，至少一種溶解劑溶解所揭示之還原劑。溶解劑充當還原劑之穩定劑及溶劑。溶解劑不欲充當金屬及金屬錯合物之金屬鹽的還原劑。在一個實施例中，溶解劑具有約200℃或更低之沸點。在一個實施例中，溶解劑可基於用於製備油墨組合物之還原劑的類型來選擇。在一個實施例中，溶解劑可基於針對油墨組合物之特定應用之沸點來選擇。在一個實施例中，溶解劑可基於將施加油墨組合物之基板的類型來選擇。對於諸如噴墨印刷或電子噴墨之沈積方法，更大穩定性通常較佳，且因此使用具有更高沸點之溶解劑可為較佳的。
至少一種溶解劑用於溶解還原劑。在一個實施例中，溶解劑為至少一種有機溶劑。在一個實施例中，溶解劑為至少一種非極性有機溶劑。
在一個實施例中，溶解劑選自由以下組成之群：飽和烴、芳族烴、醚、醇及其組合。在一個實施例中，溶解劑可包括一或多種長度為C5-20之直鏈或分枝鏈鏈烷烴。舉例而言，溶解劑可包括戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷、十八烷、十九烷、二十烷及其組合。
在一個實施例中，溶解劑可包括一或多種長度為C6-20之環狀烴。舉例而言，溶解劑可包括環己烷、環庚烷、環辛烷、環壬烷、環癸烷、十氫萘及其組合。
在一個實施例中，溶解劑可包括芳族烴。舉例而言，溶解劑可包括苯、甲苯、二甲苯及四氫萘。在一個實施例中，溶解劑為二甲苯。
在一個實施例中，溶解劑可包括直鏈醚、分枝鏈醚或環狀醚。在一個實施例中，溶解劑可包括直鏈或分枝鏈醚。舉例而言，溶解劑可包括二甲醚、二乙醚、二丙醚、二丁醚、甲基第三丁醚及其組合。在一個實施例中，溶解劑為二乙醚。在一個實施例中，溶解劑可包括一或多種環狀醚。舉例而言，溶解劑可包括四氫呋喃、四氫哌喃、二氫哌喃及1,4-二噁烷。
在一個實施例中，溶解劑為醇。在一個實施例中，溶解劑為一級醇、二級醇或三級醇。在一個實施例中，醇選自由以下組成之群：丙醇、丁醇、戊醇、己醇及辛醇其組合。在一個實施例中，醇選自由以下組成之群：1-丙醇、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、2-胺基-2-甲基-1-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-已醇、3-已醇、1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇、四氫糠醇、環戊醇、萜品醇及其組合。在一個實施例中，溶解劑為2-胺基-2-甲基-1-丙醇。
在一個實施例中，添加一定量之溶解劑，使得還原劑實質上溶解或完全溶解於溶解劑中。在一個實施例中，「實質上溶解」意謂在25℃下還原劑在溶解劑中具有約100-500g/L之溶解度。
在一個實施例中，還原劑溶解於約0.5mL至約2.0mL之量的溶解劑中。在一個實施例中，還原劑溶解於約1.0mL至約2.0mL之量的溶解劑中。在一些實施例中，還原劑溶解於約0.5mL、約1.0mL、約1.5mL或約2.0mL溶解劑中。
在一個實施例中，還原劑溶解於約0.5mL至約2.0mL之量的二乙醚中。在一個實施例中，還原劑溶解於約1.0mL至約2.0mL之量的二乙醚中。在一些實施例中，還原劑溶解於約0.5mL、約1.0mL、約1.5mL或約2.0mL二乙醚中。
在一個實施例中，溶解劑包含兩種有機溶劑。在一個實施例 中，兩種有機溶劑之體積比為第一有機溶劑比第二有機溶劑為約1比約1。在一個實施例中，兩種有機溶劑之體積比為第一有機溶劑比第二有機溶劑為約2比約1。在一個實施例中，兩種有機溶劑之體積比為第一有機溶劑比第二有機溶劑為約3比約1。在一個實施例中，兩種有機溶劑之體積比為第一有機溶劑比第二有機溶劑為約4比約1。
還原劑
如先前所論述，揭示還原劑。在一個實施例中，至少一種還原劑與至少一種金屬鹽或金屬錯合物混合。在一個實施例中，還原劑將金屬鹽還原為金屬。在一個實施例中，還原劑將金屬鹽或金屬錯合物之金屬還原以形成導電結構。
可使用任何適合之金屬前驅體。在一個實施例中，金屬前驅體包含M(I)或+1氧化態，其中M表示金屬鹽。在一個實施例中，金屬前驅體包含M(II)或+2氧化態。在一個實施例中，金屬前驅體包含M(III)或+3氧化態。在一個實施例中，金屬前驅體包含M(III)或+3氧化態。在一個實施例中，金屬前驅體包含M(IV)或+4氧化態。在一個實施例中，金屬前驅體包含M(V)或+5氧化態。在一個實施例中，金屬前驅體包含M(VI)或+6氧化態。在一個實施例中，金屬前驅體包含M(VII)或+7氧化態。在一個實施例中，金屬前驅體包含M(VIII)或+8氧化態。在一個實施例中，使用一定量之還原劑將金屬鹽完全還原為具有0氧化態之金屬。在一個實施例中，還原劑能够將金屬離子M+、M2+、M3+、M4+、M5+、M6+、M7+或M8+還原為金屬M0。在一個實施例中，使用相對小量之還原劑。在一個實施例中，黏度不取决於還原劑之量。
在一個實施例中，還原劑選自由以下組成之群：鹼金屬氫化物、鹼金屬與硼之複合氫化物、鹼金屬與鋁之複合氫化物、甲酸鹽、β酮基羧酸鹽及其組合。
在一個實施例中，還原劑為金屬氫化物。舉例而言，還原劑可包括氫化鋰、氫化鈉、氫化鉀、氫化銣、氫化銫及其組合。在一個實施例中，還原劑為氫化鋰。
在一個實施例中，還原劑為鹼金屬與硼之複合氫化物。在一 個實施例中，還原劑選自由以下組成之群：硼氫化鋰、硼氫化鈉、硼氫化鉀及其組合。
在一個實施例中，還原劑為鹼金屬與鋁之複合氫化物。在一個實施例中，還原劑選自由以下組成之群：氫化鋰鋁、氫化鈉鋁、氫化鉀鋁及其組合。在一個實施例中，還原劑為氫化鋰鋁。
在一個實施例中，還原劑為甲酸鹽。在一個實施例中，還原劑選自由以下組成之群：甲酸鈉、甲酸鉀、甲酸銨及其組合。在一個實施例中，還原劑為β酮基羧酸鹽。
在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約1mL之還原劑來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.8mL之還原劑來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.7mL之還原劑來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.6mL之還原劑來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之還原劑來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.5mL之還原劑來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之還原劑來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.3mL至約0.4mL之還原劑來形成。在一些實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL、約0.2mL、約0.3mL、約0.4mL、約0.5mL、約0.6mL、約0.7mL、約0.8mL、約0.9mL或約1.0mL還原劑來形成。
在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約1mL之氫化鋰鋁來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.8mL之氫化鋰鋁來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.7mL之氫化鋰鋁來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.6mL之氫化鋰鋁來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之氫化鋰鋁來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.5mL之氫化鋰鋁來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物 係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之氫化鋰鋁來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.3mL至約0.4mL之氫化鋰鋁來形成。在其他實施例中，可還原金屬錯合物係藉由以約0.1mL、約0.2mL、約0.3mL、約0.4mL、約0.5mL、約0.6mL、約0.7mL、約0.8mL、約0.9mL或約1.0mL之量添加氫化鋰鋁來形成。
在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約1mL之氫化鋰來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.8mL之氫化鋰來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.7mL之氫化鋰來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.1mL至約0.6mL之氫化鋰來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之氫化鋰來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.5mL之氫化鋰來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.2mL至約0.6mL之氫化鋰來形成。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由添加約0.3mL至約0.4mL之氫化鋰來形成。在其他實施例中，可還原金屬錯合物係藉由以約0.1mL、約0.2mL、約0.3mL、約0.4mL、約0.5mL、約0.6mL、約0.7mL、約0.8mL、約0.9mL或約1.0mL之量添加氫化鋰來形成。
分解
在一個態樣中，可還原金屬錯合物在基板上分解以在基板上形成導電結構。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由在約270℃或更低之溫度下加熱可還原金屬錯合物而分解。在一些實施例中，可還原金屬錯合物係藉由在約260℃或更低、約250℃或更低、約240℃或更低、約230℃或更低、約220℃或更低、約210℃或更低、約200℃或更低、約190℃或更低、約180℃或更低、約170℃或更低、約160℃或更低、約150℃或更低、約140℃或更低、約130℃或更低、約120℃或更低、約110℃或更低、約100℃或更低、約90℃或更低、約80℃或更低或約70℃或更低之溫度下加熱可還原金屬錯合物而分解。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由熱源加熱。熱源之實例包括IR燈、烘箱或加熱基板。
在一個態樣中，可還原金屬錯合物係藉由將催化劑與可還原金屬錯合物混合以形成催化可還原金屬錯合物而分解。在一個實施例中，催化可還原金屬錯合物係在低於為分解可還原金屬錯合物所需之溫度的溫度下分解。在一個實施例中，催化可還原金屬錯合物係加熱至約220℃或更低、約210℃或更低、約200℃或更低、約190℃或更低、約180℃或更低、約170℃或更低、約160℃或更低、約150℃或更低、約140℃或更低、約130℃或更低、約120℃或更低、約110℃或更低、約100℃或更低、約90℃或更低、約80℃或更低或約70℃或更低之溫度。
在一個實施例中，催化劑為氫陰離子吸取劑(hydride abstractor)。在一個實施例中，催化劑為羰基抽取劑(carbonyl extractor)。在一個實施例中，催化劑選自由以下組成之群：鈦(IV)化合物、吩嗪甲基硫酸酯、吩嗪乙基硫酸酯、1-甲氧基吩嗪甲基硫酸酯、麥爾多拉藍(Meldola Blue)及其組合。在一個實施例中，催化劑為鈦(IV)化合物。在一個實施例中，催化劑選自由以下組成之群：氧化鈦(IV)、硫化鈦(IV)、硝酸鈦(IV)、醇鈦(IV)及其組合。在一個實施例中，醇鈦(IV)為異丙醇鈦(IV)或2-乙基己基醇鈦(IV)。在一個實施例中，催化劑為乙醇鈦(IV)。
在一個態樣中，可還原金屬錯合物係藉由使可還原金屬錯合物曝露於約100nm至約1500nm波長下之光源而分解。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由使可還原金屬錯合物曝露於約100nm至約1000nm波長下之諸如氙燈或IR燈之光源而分解。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由使可還原金屬錯合物曝露於約100nm至約700nm波長下之光源而分解。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由使可還原金屬錯合物曝露於約100nm至約500nm波長下之光源而分解。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由使可還原金屬錯合物曝露於約100nm至約300nm波長下之光源而分解。在一些實施例中，可還原金屬錯合物係藉由使可還原金屬錯合物曝露於約100nm、約200nm、約300nm、約400nm、約500nm、約600nm、約700nm、約800nm、約900nm或約1000nm波長下之光源而分解。
在一個態樣中，形成油墨組合物不需要還原劑，因為金屬錯 合物包含具有零氧化態之金屬。在一個實施例中，用於製備導電結構之油墨組合物包括包含第4、5、6、7、8、9、10、11或12族金屬之金屬(0)錯合物，其中該金屬具有零氧化態。金屬(0)錯合物在基板上分解以形成導電結構。在一個實施例中，金屬(0)錯合物係藉由在約270℃或更低之溫度下加熱金屬(0)錯合物而分解。在一個實施例中，金屬(0)錯合物係藉由熱源加熱。熱源之實例包括IR燈、烘箱或加熱基板。在一個實施例中，金屬(0)錯合物係藉由將催化劑與金屬氫化物錯合物混合以形成催化金屬(0)錯合物而分解，其中催化金屬(0)錯合物係加熱至約220℃或更低之溫度。在一個實施例中，金屬(0)錯合物係藉由使金屬(0)錯合物曝露於約100nm至約1500nm波長下之光源而分解。在一個實施例中，光源為氙燈或IR燈。
在一個實施例中，將化學添加劑添加至金屬錯合物中以防止油墨之表面在高溫下氧化。在一個實施例中，化學添加劑防止油墨之表面在約25℃之高溫下氧化。在一個實施例中，化學添加劑防止油墨之表面在約30℃之高溫下氧化。在一個實施例中，化學添加劑防止油墨之表面在約35℃之高溫下氧化。在一個實施例中，化學添加劑防止油墨之表面在約40℃之高溫下氧化。
在一個實施例中，化學添加劑與金屬之表面複合。在一個實施例中，化學添加劑與銅複合。在一個實施例中，化學添加劑選自由以下組成之群：酸性亞硫酸鹽、硫代硫酸鈉、硫乙醇酸銨、亞硝酸二異丙銨、苯并三唑、新戊四醇四硝酸酯及亞硝酸二環己銨。在一個實施例中，化學添加劑為苯并三唑。
金屬及/或金屬錯合物、溶解劑及還原劑之油墨組合物組合
在一個實施例中，至少一種金屬鹽或金屬錯合物之金屬選自由以下組成之群：鋁、鎂、鈦、矽、釩、鋅、錫、銅、鎳、鈀、鋯、鐵、鈮、鍺、錳、鉻、鈷、鎢、鉬、鉍、釕及其組合。在一個實施例中，還原劑為氫化鋰鋁。在一個實施例中，還原劑為氫化鋰。在一個實施例中，溶解劑為二乙醚。在一個實施例中，導電結構為單質金屬或金屬合金。
還原劑及金屬鹽及錯合物以不同莫耳比混合在一起。在一個實施例中，還原劑與至少一種金屬鹽或金屬錯合物混合之莫耳比取决於至 少一種金屬鹽或金屬錯合物之金屬之氧化態。在一個實施例中，還原劑與至少一種金屬鹽或金屬錯合物之莫耳比等於至少一種金屬鹽或金屬錯合物之金屬之氧化態。舉例而言，若金屬鹽或金屬錯合物之金屬具有+2之氧化態，則還原劑與至少一種金屬鹽或金屬錯合物之莫耳比為2：1或2。
在一個實施例中，若金屬具有+1之氧化態，則將還原劑按還原劑與金屬鹽或金屬錯合物之莫耳比為1：1添加至至少一種金屬鹽或金屬錯合物中。在一個實施例中，若金屬具有+2之氧化態，則將還原劑按還原劑與金屬鹽或金屬錯合物之莫耳比為2：1添加至至少一種金屬鹽或金屬錯合物中。在一個實施例中，若金屬具有+3之氧化態，則將還原劑按還原劑與金屬鹽或金屬錯合物之莫耳比為3：1添加至至少一種金屬鹽或金屬錯合物中。在一個實施例中，若金屬具有+4之氧化態，則將還原劑按還原劑與金屬鹽或金屬錯合物之莫耳比為4：1添加至至少一種金屬鹽或金屬錯合物中。在一個實施例中，若金屬具有+5之氧化態，則將還原劑按還原劑與金屬鹽或金屬錯合物之莫耳比為5：1添加至至少一種金屬鹽或金屬錯合物中。在一個實施例中，若金屬具有+6之氧化態，則將還原劑按還原劑與金屬鹽或金屬錯合物之莫耳比為6：1添加至至少一種金屬鹽或金屬錯合物中。在一個實施例中，若金屬具有+7之氧化態，則將還原劑按還原劑與金屬鹽或金屬錯合物之莫耳比為7：1添加至至少一種金屬鹽或金屬錯合物中。
如一般技術人員已知，鏡面反射為光自表面之鏡面樣反射，其中來自單一入射方向之光反射至單一射出方向。導電結構之鏡面反射率為導電結構之極低均方根(RMS)值之副產物。在一些實施例中，導電結構具有約15奈米或更小、約14奈米或更小、約13奈米或更小、約12奈米或更小、約11奈米或更小、約10奈米或更小、約9奈米或更小、約8奈米或更小、約7奈米或更小、約6奈米或更小或約5奈米或更小之RMS值。
在一個實施例中，量測了導電結構之電導率。在一個實施例中，導電結構之電導率為約1x10-6歐姆-cm或更大。在一個實施例中，導電結構之電導率為約1x10-6歐姆-cm至約8x10-4歐姆-cm。在一個實施例中，導電結構之電導率為約3x10-6歐姆-cm至約6x10-6歐姆-cm。在一些實施例中，導電結構之電導率為至少約1x10-6歐姆-cm、約2×10-6歐姆-cm、約3x10-6 歐姆-cm、約4x10-6歐姆-cm、約5x10-6歐姆-cm、約6110-6歐姆-cm、約7x10-6歐姆-cm、約8x10-6歐姆-cm、約9x10-6歐姆-cm、約1x10-5歐姆-cm、約2x10-5歐姆-cm、約3x10-5歐姆-cm、約4x10-5歐姆-cm、約5x10-5歐姆-cm、約6x10-5歐姆-cm、約7x10-5歐姆-cm、約8x10-5歐姆-cm、約9x10-5歐姆-cm、約1x10-4歐姆-cm、約2x10-4歐姆-cm、約3x10-4歐姆-cm、約4x10-4歐姆-cm、約5x10-4歐姆-cm、約6x10-4歐姆-cm或約7x10-4歐姆-cm。在一個實施例中，導電結構之電導率為至多約8x10-4歐姆-cm、7x10-4歐姆-cm、約6x10-4歐姆-cm、約5x10-4歐姆-cm、約4x10-4歐姆-cm、約3x10-4歐姆-cm、約2x10-4歐姆-cm或約1x10-4歐姆-cm、約9x10-5歐姆-cm、約8x10-5歐姆-cm、約7x10-5歐姆-cm、約6x10-5歐姆-cm、約5x10-5歐姆-cm、約4x10-5歐姆-cm、約3x10-5歐姆-cm、約2x10-5歐姆-cm、約1x10-5歐姆-cm、約9x10-6歐姆-cm、約8x10-6歐姆-cm、約7x10-6歐姆-cm、約6x10-6歐姆-cm、約5x10-6歐姆-cm、約4x10-6歐姆-cm、約3x10-6歐姆-cm或約2x10-6歐姆-cm。
鎂導電結構
在一個實施例中，導電結構為鎂。在一個實施例中，導電結構係藉由將氫化鋰與鹵化鎂混合以形成氫化鎂錯合物來形成。
鋅導電結構
在一個實施例中，導電結構為鋅。在一個實施例中，導電結構係藉由將氫化鋰鋁與鹵化鋅混合以形成氫化鋅錯合物來形成。
鋁導電結構
在一個實施例中，導電結構為鋁。在一個實施例中，導電結構係藉由將溶解於二乙醚中之氫化鋰鋁與無水氯化鋁在氬氣下混合以形成氫化鋁錯合物來形成。在一個實施例中，在將氫化鋰鋁與無水氯化鋁混合後氯化鋰沈澱析出。
在一個實施例中，將氫化鋁錯合物在氬氣下在250℃之溫度下加熱以產生純鋁膜。在一個實施例中，在約180℃至約200℃之分解溫度下，使用作為氫陰離子吸取劑之諸如鈦(IV)化合物之鈦錯合物將氫化鋁錯合物催化分解，以產生鋁膜。在一個實施例中，使用寬波長光來驅動氫化鋁錯合物之分解。在一個實施例中，鋁膜具有鋁塊體之約30%之電導率。在 一個實施例中，鋁膜具高度反射性，看上去如同金屬塊體一般。
鎳導電結構
在一個實施例中，導電結構為鎳。在一個實施例中，導電結構係藉由將四羰基鎳與羰基抽取劑混合以形成鎳(0)錯合物來形成。
在一個實施例中，導電結構係藉由混合鎳(0)鏈烯且溶解鎳(0)鏈烯錯合物以形成油墨來形成。在一個實施例中，油墨在80℃之溫度下分解以形成鎳導電結構。
銅導電結構
在一個實施例中，導電結構為銅。在一個實施例中，導電結構係藉由將甲酸銅溶解於2-胺基-2-甲基-1-丙醇中以形成銅錯合物來形成。
在一個實施例中，導電結構係藉由將銅錯合物與苯并三唑混合以形成油墨來形成。在一個實施例中，油墨在120℃之溫度下分解以形成銅導電結構。
在一個實施例中，導電結構係藉由以下方式來形成：將銅錯合物與苯并三唑及催化劑混合。然後油墨在80℃之溫度下分解以形成銅導電結構。在一個實施例中，催化劑為銀錯合物或鈀錯合物。
鈦合金導電結構
在一個實施例中，導電結構為鈦合金。在一個實施例中，鈦合金係藉由將氫化鋰鋁、釩錯合物及鈦鹽混合以形成氫化鈦錯合物來形成。在一個實施例中，釩錯合物為乙醯丙酮氧釩(vanadyl acetylacetonate)或六羰基釩。
鋁合金導電結構
在一個實施例中，導電結構為鋁合金。在一個實施例中，鋁合金係藉由將烷基矽錯合物、鋁鹽及氫化鋰鋁混合以形成氫化鋁錯合物來形成。在一個實施例中，烷基矽錯合物為四乙基矽烷。
在一個實施例中，油墨組合物為在鋁合金中約0.2重量%至約1.0重量%烷基矽錯合物。在一個實施例中，油墨組合物為在鋁合金中約0.4重量%至約0.8重量%烷基矽錯合物。在一些實施例中，油墨組合物為在鋁合金中約0.2重量%、約0.3重量%、約0.4重量%、約0.5重量%、約 0.6重量%、約0.7重量%、約0.8重量%、約0.9重量%或約1.0重量%烷基矽錯合物。在一個實施例中，導電結構為6061鋁。
銅合金導電結構
在一個實施例中，導電結構為銅合金。在一個實施例中，銅合金係藉由將烷基矽錯合物、銅鹽及β酮基羧酸鹽混合以形成β酮基羧酸銅錯合物來形成。在一個實施例中，烷基矽錯合物為四乙基矽烷。
在一個實施例中，油墨組合物為在銅合金中約0.1重量%至約0.6重量%烷基矽錯合物。在一個實施例中，油墨組合物為在銅合金中約0.15重量%至約0.4重量%烷基矽錯合物。在一些實施例中，油墨組合物為在銅合金中約0.1重量%、約0.2重量%、約0.3重量%、約0.4重量%、約0.5重量%或約0.6重量%烷基矽錯合物。
鎂合金導電結構
在一個實施例中，導電結構為鎂合金。在一個實施例中，鎂合金係藉由將烷基矽錯合物、鎂鹽及氫化鋰混合以形成氫化鎂錯合物來形成。在一個實施例中，烷基矽錯合物為四乙基矽烷。
在一個實施例中，油墨組合物為在鎂合金中約0.5重量%至約1.5重量%烷基矽錯合物。在一個實施例中，油墨組合物為在鎂合金中約0.8重量%至約1.2重量%烷基矽錯合物。在一些實施例中，油墨組合物為在鎂合金中約0.5重量%、約0.6重量%、約0.7重量%、約0.8重量%、約0.9重量%、約1.0重量%、約1.1重量%、約1.2重量%、約1.3重量%、約1.4重量%或約1.5重量%烷基矽錯合物。
鎳合金導電結構
在一個實施例中，導電結構為鎳合金。在一個實施例中，鎳合金係藉由將鎳鹽與環狀鏈烯混合以產生鎳(0)錯合物來形成。
製備油墨組合物之方法
在一個態樣中，揭示製備導電結構之方法。在一個實施例中，該方法包括將還原劑與至少一種金屬鹽或金屬錯合物之金屬混合以形成可還原金屬錯合物之步驟。在一個實施例中，還原劑溶解於至少一種溶解劑中。在一個實施例中，還原劑為氫化物。在一些實施例中，還原劑為甲酸 鹽或β酮基羧酸鹽。在一個實施例中，該方法亦包括施加可還原金屬錯合物至基板之步驟。在一個實施例中，將還原劑與至少一種金屬鹽或金屬錯合物混合之步驟係在施加可還原金屬錯合物至基板之前發生。在一個實施例中，該方法亦包括使基板上之可還原金屬錯合物分解以形成導電結構之步驟。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係在氬氣或氮氣存在下形成。
在一個實施例中，形成可還原金屬錯合物之方法係在無水條件下形成。在一個實施例中，無水條件之使用取决於用於形成可還原金屬錯合物之金屬鹽或金屬錯合物。在一個實施例中，使用無水條件來製備油墨，且還原電位為約-0.15V或更低、約-0.25V或更低或約-0.35V或更低。在一個實施例中，使用無水條件來防止在可還原金屬錯合物之分解或退火期間發生歧化反應。舉例而言，當製備氫化銅錯合物時使用無水條件。
在一個實施例中，使基板上之可還原金屬錯合物分解以形成導電結構之步驟包括在約270℃或更低之溫度下加熱可還原金屬錯合物。在一些實施例中，使基板上之可還原金屬錯合物分解以形成導電結構之步驟包括在約260℃或更低、約250℃或更低、約240℃或更低、約230℃或更低、約220℃或更低、約210℃或更低、約200℃或更低、約190℃或更低、約180℃或更低、約170℃或更低、約160℃或更低、約150℃或更低、約140℃或更低、約130℃或更低、約120℃或更低、約110℃或更低、約100℃或更低、約90℃或更低、約80℃或更低或約70℃或更低之溫度下加熱可還原金屬錯合物。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係藉由熱源加熱。熱源之實例包括IR燈、烘箱或加熱基板。
在一個實施例中，使基板上之可還原金屬錯合物分解以形成導電結構之步驟包括將催化劑與可還原金屬錯合物混合以形成催化可還原金屬錯合物。在一個實施例中，在形成可還原金屬錯合物之前，將催化劑與還原劑及金屬鹽或金屬錯合物混合。在一個實施例中，在將可還原金屬錯合物施加至基板之前，將催化劑與可還原金屬錯合物混合。在一個實施例中，在將可還原金屬錯合物施加至基板之後，將催化劑與可還原金屬錯合物混合。
在一個實施例中，催化可還原金屬錯合物係加熱至約220℃ 或更低、約210℃或更低、約200℃或更低、約190℃或更低、約180℃或更低、約170℃或更低、約160℃或更低、約150℃或更低、約140℃或更低、約130℃或更低、約120℃或更低、約110℃或更低、約100℃或更低、約90℃或更低、約80℃或更低或約70℃或更低之溫度。
在一個實施例中，催化劑為氫陰離子吸取劑。在一個實施例中，催化劑為羰基抽取劑。在一個實施例中，催化劑選自由以下組成之群：鈦(IV)化合物、吩嗪甲基硫酸酯、吩嗪乙基硫酸酯、1-甲氧基吩嗪甲基硫酸酯、麥爾多拉藍及其組合。在一個實施例中，催化劑為鈦(IV)化合物。在一個實施例中，催化劑選自由以下組成之群：氧化鈦(IV)、硫化鈦(IV)、硝酸鈦(IV)、醇鈦(IV)及其組合。在一個實施例中，醇鈦(IV)為異丙醇鈦(IV)或2-乙基己基醇鈦(IV)。在一個實施例中，催化劑為乙醇鈦(IV)。
在一個實施例中，使基板上之可還原金屬錯合物分解以形成導電結構之步驟包括使可還原金屬錯合物曝露於約100nm至約1500nm波長下之光源。在一個實施例中，使基板上之可還原金屬錯合物分解以形成導電結構之步驟包括使可還原金屬錯合物曝露於約100nm至約1000nm波長下之光源氙燈或IR燈。在一個實施例中，使基板上之可還原金屬錯合物分解以形成導電結構之步驟包括使可還原金屬錯合物曝露於約100nm至約700nm波長下之光源。在一個實施例中，使基板上之可還原金屬錯合物分解以形成導電結構之步驟包括使可還原金屬錯合物曝露於約100nm至約500nm波長下之光源。在一個實施例中，使基板上之可還原金屬錯合物分解以形成導電結構之步驟包括使可還原金屬錯合物曝露於約100nm至約300nm波長下之光源。在一些實施例中，使基板上之可還原金屬錯合物分解以形成導電結構之步驟包括使可還原金屬錯合物曝露於約100nm、約200nm、約300nm、約400nm、約500nm、約600nm、約700nm、約800nm、約900nm或約1000nm波長下之光源。
在一個實施例中，還原劑係在添加還原劑之前溶解於溶解劑中。在一個實施例中，還原劑係在將還原劑溶解於溶解劑中之前與還原劑混合。在一個實施例中，還原劑、溶解劑及至少一種金屬鹽或金屬錯合物係同時添加。
在一個實施例中，可還原金屬錯合物具有所需黏度。在一個實施例中，所需黏度係使用microVISC黏度計獲得。在一個實施例中，可還原金屬錯合物具有約50厘泊至約1000厘泊之黏度。在一個實施例中，可還原金屬錯合物具有約5厘泊至約50厘泊之黏度。在一個實施例中，可還原金屬錯合物具有約10厘泊至約40厘泊之黏度。在一個實施例中，可還原金屬錯合物具有約20厘泊至約30厘泊之黏度。在一個實施例中，可還原金屬錯合物具有約18厘泊至約20厘泊之黏度。在一些實施例中，可還原金屬錯合物具有約18、約19或約20厘泊之黏度。
在一個實施例中，錯合物之黏度係基於所用溶解劑之量而調節。在一個實施例中，錯合物之黏度係基於所用溶解劑之類型而調節。在一個實施例中，錯合物之黏度係基於所用二乙醚之量而調節。在一個實施例中，增加二乙醚之量使可還原金屬錯合物之黏度增加。
另外，錯合物之黏度係基於所添加還原劑之量而調節。若使用更多還原劑，則可還原金屬錯合物之黏度增加。在一個實施例中，可還原金屬錯合物之黏度可藉由增加還原劑之量增加至遠遠超過1000厘泊。在一個實施例中，可藉由將還原劑之量自約0.2mL增加至約0.6mL而將可還原金屬錯合物之黏度增加至遠遠超過1000厘泊。在一個實施例中，若使用更少還原劑，則可還原金屬錯合物之黏度降低。
油墨組合物之施加
油墨組合物可用於各種印刷應用，包括狹縫模具式塗佈、旋塗、卷對卷印刷(包括凹版印刷、柔版印刷)、回轉式網版印刷、網版印刷、氣溶膠噴射印刷、噴墨印刷、噴刷、邁耶棒塗佈、溢流塗佈、3D印刷及電水動力塗刷。此外，可使用用於形成遮罩以蝕刻某些區域之金屬的光刻法來產生圖案，藉此產生高保真度特徵。
在一個實施例中，可還原金屬錯合物與極性錯合物不特別充分濕潤之許多非極性聚合物基板、玻璃及陶瓷基板相容。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係施加至聚合物基板。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係施加至非極性聚合物基板。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係施加至玻璃基板。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係施加至陶瓷基板。
此外，彈性體及尤其具有非平面形貌之3D基板可與導電結構結合使用。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係施加至彈性體。在一個實施例中，可還原金屬錯合物係施加至3D基板。
導電結構之鏡面反射率為導電結構之極低RMS值之副產物。在一個實施例中，導電結構之RMS值為約10奈米或更小。在一個實施例中，導電結構係用於具有光滑表面之基板上。在一個實施例中，導電結構因用於防止電遷移之精細特徵而用於電極結構。另一實施例用於由合金產生結構特徵。
實例
導電結構之其他用途、實施例及優點藉由以下實例進一步說明，但此等實施例中所列舉之特定材料及量以及其他條件及細節不應理解為不適當地限制導電結構。
實例1
在一個實施例中，將約0.5公克新癸酸銀溶解於約0.5mL二甲苯與約0.5mL萜品醇之混合物中。將約0.2mL第三辛胺添加至溶解於二甲苯及萜品醇中之新癸酸銀中。銀錯合物具有約18厘泊至約20厘泊之黏度。若使用更多萜品醇且使用更少二甲苯，則錯合物之黏度增加。若使用更多胺，則錯合物之黏度增加。此錯合物之黏度可自因使用過量二甲苯產生之約5厘泊調節至因使用過量萜品醇產生之約50厘泊。藉由將第三辛胺之量自約0.2mL增加至約0.6mL，黏度可進一步增加至超過1000厘泊。
在圖案化銀錯合物油墨後，將油墨加熱至約180℃至約200℃之溫度。在圖案化油墨後約5分鐘之後，二甲苯及萜品醇大部分蒸發且導電結構膜開始變黃。在圖案化後約10至15分鐘之後，膜開始變紅棕色。在圖案化油墨後約20-30分鐘之後，膜開始變黑且然後轉變成最終覆蓋整個膜之金屬銀光澤，藉此指示整個錯合物已分解成金屬導電結構。
導電結構具有約3x10-6歐姆-cm至約6x10-6歐姆-cm之電導率。導電結構之鏡面反射率為導電結構之極低RMS值之副產物。導電結構之RMS值為約10奈米或更小。
實例2
在一個實施例中，將約0.5公克新癸酸銀溶解於約1mL二甲苯中。添加0.2mL 2-乙基己胺至溶解於二甲苯中之新癸酸銀中。銀錯合物具有約18厘泊至約20厘泊之黏度。若使用更多2-乙基己胺，則錯合物之黏度增加。藉由將2-乙基己胺之量自約0.2mL增加至約0.6mL，黏度可增加至超過1000厘泊。
在圖案化銀錯合物油墨後，將油墨加熱至約190℃之溫度。在圖案化油墨後約5分鐘之後，二甲苯大部分蒸發且導電結構膜開始變黃。在圖案化後約10至15分鐘之後，膜開始變紅棕色。在圖案化油墨後約20-30分鐘之後，膜開始變黑且然後轉變成最終覆蓋整個膜之金屬銀光澤，藉此指示整個錯合物已分解成金屬導電結構。
導電結構具有約2x10-6歐姆-cm至約1x10-5歐姆-cm之電導率。導電結構之鏡面反射率為導電結構之極低RMS值之副產物。導電結構之RMS值為約10奈米或更小。
實例3
在一個實施例中，將約0.4公克六氟乙醯丙酮酸銀溶解於約1mL二甲苯中。添加約0.2mL第三辛胺至溶解於二甲苯中之六氟乙醯丙酮酸銀中。銀錯合物具有約18厘泊至約20厘泊之黏度。若使用更多第三辛胺，則錯合物之黏度增加。藉由將第三辛胺之量自約0.2mL增加至約0.6mL，黏度可增加至超過1000厘泊。
在圖案化銀錯合物油墨後，將油墨加熱至約160℃之溫度。在圖案化油墨後約5分鐘之後，二甲苯大部分蒸發且導電結構膜開始變黃。在圖案化後約10至15分鐘之後，膜開始變紅棕色。在圖案化油墨後約20-30分鐘之後，膜開始變黑且然後轉變成最終覆蓋整個膜之金屬銀光澤，藉此指示整個錯合物已分解成金屬導電結構。
導電結構具有約2x10-6歐姆-cm至約1 x 10-5歐姆-cm之電導率。導電結構之鏡面反射率為導電結構之極低RMS值之副產物。導電結構之RMS值為約10奈米或更小。
實例4
將0.5公克(0.179mmol)之新癸酸銀溶解於2mL之二甲苯中。 溶液具有6cP之黏度。在添加0.4mL(2.49mmol)第三辛基胺後，溶液之黏度增加至100cP。進一步添加(>0.8mL)第三辛基胺使得溶液完全凝膠化且所得黏度為10000cP。
實例5
將氫化鋰鋁與氯化鋁之醚溶液按氫化鋰鋁與氯化鋁之莫耳比為3：1加以混合。在將氫化鋰鋁與氯化鋁混合後，氯化鋰沈澱離開氫化鋁之醚溶液。添加少量乙醇鈦(IV)至醚溶液中。然後，在140℃下加熱所得溶液以產生鋁膜。
實例6
將氫化鋰鋁與氯化鋁之醚溶液按氫化鋰鋁與氯化鋁之莫耳比為3：1加以混合。在將氫化鋰鋁與氯化鋁混合後，氯化鋰沈澱離開氫化鋁之醚溶液。將此溶液加熱至180-200℃以產生鋁膜。
實例7
將氫化鋰與四乙基矽烷及氫化鎂之醚溶液按氫化鋰與四乙基矽烷及氫化鎂之混合物之莫耳比為4：1加以混合。在將氫化鋰與四乙基矽烷及氫化鎂之混合物混合後，矽酸鋰沈澱離開氫化鎂錯合物之醚溶液。添加少量乙醇鈦(IV)至醚溶液中。然後，在140℃下加熱所得溶液以產生鋁合金。
實例8
將氫化鋰與四乙基矽烷及氫化鎂之醚溶液按氫化鋰與四乙基矽烷及氫化鎂之混合物之莫耳比為4：1加以混合。在將氫化鋰與四乙基矽烷及氫化鎂之混合物混合後，矽酸鋰沈澱離開氫化鎂錯合物之醚溶液。然後，在180-200℃下加熱所得溶液以產生鋁合金。
實例9
將氫化鋰鋁與氯化鋅之醚溶液按氫化鋰鋁與氯化鋅之莫耳比為2：1加以混合。在將氫化鋰鋁與氯化鋅混合後，氯化鋰沈澱離開氫化鋅之醚溶液。添加少量乙醇鈦(IV)至醚溶液中。然後，在140℃下加熱所得溶液以產生鋅膜。
實例10
將氫化鋰鋁與氯化鋅之醚溶液按氫化鋰鋁與氯化鋅之莫耳比為2：1加以混合。在將氫化鋰鋁與氯化鋅混合後，氯化鋰沈澱離開氫化鋅之醚溶液。然後，在140-200℃下加熱所得溶液以產生鋅膜。
雖然在本文中已結合所描述之本發明實施例描述了本發明，但是熟習此項技術者應瞭解，可進行未特定描述之添加、修改、取代及刪除，而不會背離如隨附申請專利範圍中所界定之本發明精神及範疇。因此，前述詳細描述意欲被視為說明性而非限制性，且應瞭解，正是以下申請專利範圍(包括所有等效物)旨在界定本發明之精神及範疇。

Claims (25)

  1. 一種導電油墨組合物，其包含藉由混合以下組分形成之銀錯合物：羧酸銀；至少一種溶解劑，其溶解該羧酸銀，其中該溶解劑包含一芳族烴；及催化劑，其中該催化劑包含胺，其使該羧酸銀脫去羧基，以製備該導電油墨組合物。
  2. 一種導電油墨組合物，其包含藉由混合以下組分形成之銀錯合物：羧酸銀；至少一種溶解劑，其溶解該羧酸銀，其中該溶解劑包含一芳族烴；及催化劑，其還原該羧酸銀之該銀，以製備該導電油墨組合物，其中該催化劑包含胺。
  3. 如請求項1或2之組合物，其中該羧酸銀選自由以下組成之群：丙酸銀、丁酸銀、戊酸銀、己酸銀、庚酸銀、乙基己酸銀、山萮酸銀、油酸銀、辛酸銀、壬酸銀、癸酸銀、新癸酸銀、六氟乙醯丙酮酸銀。
  4. 如請求項3之組合物，其中該羧酸銀為新癸酸銀或六氟乙醯丙酮酸銀。
  5. 如請求項1或2之組合物，其中該溶解劑包含苯、甲苯、二甲苯、四氫萘或其組合。
  6. 如請求項1或2之組合物，其中該催化劑選自由以下組成之群：一級胺、二級胺、三級胺、聚胺及其組合。
  7. 如請求項6之組合物，其中該催化劑選自由以下組成之群：甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二胺、十三胺、十四胺、十五胺、十六胺、十七胺、十八胺、烯丙胺、正丙胺、異丙胺、正丁胺、第二丁胺、第三丁胺、正戊胺、異戊胺、2-乙基己胺、第三己胺、苯胺、環戊胺、第三辛胺、第三癸胺、第三十二胺、第三十八胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二苯胺、二環苯胺、甲基丁胺、三甲胺、三乙胺、三丙胺、三苯胺、乙二胺、1,3-二胺基丙烷、己二胺及其組合。
  8. 如請求項6之組合物，其中該催化劑包含至少一種一級胺、至少一種 二級胺、至少一種三級胺、至少一種聚胺或至少一種具有C1-18之烷基胺。
  9. 如請求項1或2之組合物，其中該導電油墨組合物具有該導電油墨組合物中1-40重量%銀之濃度。
  10. 如請求項1或2之組合物，其中該銀錯合物具有5厘泊至50厘泊之黏度或50厘泊至1000厘泊之黏度。
  11. 如請求項1或2之組合物，其中該羧酸銀為新癸酸銀，該溶解劑為二甲苯，且該催化劑為2-乙基己胺。
  12. 如請求項1或2之組合物，其中該羧酸銀為六氟乙醯丙酮酸銀，該溶解劑為二甲苯，且該催化劑為第三辛胺。
  13. 如請求項1或2之組合物，其中該羧酸銀為新癸酸銀，該溶解劑包含二甲苯及萜品醇，且該催化劑為第三辛胺。
  14. 一種製備導電結構之方法，其包括：在包含胺之催化劑存在下混合羧酸銀，以形成銀錯合物，其中該羧酸銀溶解於至少一種溶解劑中，該溶解劑包含一芳族烴；施加該銀錯合物至基板；及在200℃或更低之分解溫度下加熱該基板上之該銀錯合物，以形成該導電結構。
  15. 如請求項14之方法，其中該羧酸銀選自由以下組成之群：丙酸銀、丁酸銀、戊酸銀、己酸銀、庚酸銀、乙基己酸銀、山萮酸銀、油酸銀、辛酸銀、壬酸銀、癸酸銀、新癸酸銀、六氟乙醯丙酮酸銀。
  16. 如請求項15之方法，其中該羧酸銀為新癸酸銀或六氟乙醯丙酮酸銀。
  17. 如請求項14之方法，其中該溶解劑包含苯、甲苯、二甲苯、四氫萘或其組合。
  18. 如請求項14之方法，其中該催化劑選自由以下組成之群：一級胺、二級胺、三級胺、聚胺及其組合。
  19. 如請求項18之方法，其中該催化劑選自由以下組成之群：甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二 胺、十三胺、十四胺、十五胺、十六胺、十七胺、十八胺、烯丙胺、正丙胺、異丙胺、正丁胺、第二丁胺、第三丁胺、正戊胺、異戊胺、2-乙基己胺、第三己胺、苯胺、環戊胺、第三辛胺、第三癸胺、第三十二胺、第三十八胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二苯胺、二環苯胺、甲基丁胺、三甲胺、三乙胺、三丙胺、三苯胺、乙二胺、1,3-二胺基丙烷、己二胺及其組合。
  20. 如請求項18之方法，其中該催化劑包含至少一種一級胺、至少一種二級胺、至少一種三級胺、至少一種聚胺或至少一種具有C1-18之烷基胺。
  21. 如請求項14之方法，其中該導電油墨組合物具有該導電油墨組合物中1-40重量%銀之濃度。
  22. 如請求項14之方法，其中該銀錯合物具有5厘泊至50厘泊之黏度或50厘泊至1000厘泊之黏度。
  23. 如請求項14之方法，其中該羧酸銀為新癸酸銀，該溶解劑為二甲苯，且該催化劑為2-乙基己胺。
  24. 如請求項14之方法，其中該羧酸銀為六氟乙醯丙酮酸銀，該溶解劑為二甲苯，且該催化劑為第三辛胺。
  25. 如請求項14之方法，其中該羧酸銀為新癸酸銀，該溶解劑包含二甲苯及萜品醇，且該催化劑為第三辛胺。
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