本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電漿料及其制備方法，尤其涉及一種可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，柔性電子技術(shù)作為一項新興的電子技術(shù)，已成功應(yīng)用于印刷薄膜晶體管(tft)、射頻識別(rfid)以及薄膜太陽能電池和可穿戴電子設(shè)備領(lǐng)域，在電子器件領(lǐng)域扮演著越來越重要的角色。

2、柔性電路作為柔性電子器件的關(guān)鍵組成成分，是通過柔性電子印刷技術(shù)將導(dǎo)電油墨印刷在柔性基材上制造完成的，具有質(zhì)量輕、拉伸性能和耐彎曲性能好的特點(diǎn)。導(dǎo)電油墨根據(jù)粘度分類，可分為固含量較低的液體導(dǎo)電墨水和固含量較高的膏狀導(dǎo)電漿料，目前人們更多的使用導(dǎo)電漿料作為柔性印刷電子技術(shù)中的原材料。導(dǎo)電漿料中的金屬導(dǎo)電漿料是當(dāng)今市場上應(yīng)用最廣最多的漿料，其中金屬銀在擁有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，因而銀基導(dǎo)電漿料(導(dǎo)電銀漿)被認(rèn)為更適合作為柔性印刷電子技術(shù)的材料。柔性基材包括聚酰亞胺(pi)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)等塑料薄膜材料，具有良好的耐彎曲性能和可拉伸性能，但耐高溫性能較差，使用溫度一般在200℃以下。因此，制備一種能夠在低溫條件下固化，且仍具有高電導(dǎo)率、高附著力和耐彎曲性能好的導(dǎo)電銀漿就成為當(dāng)今人們的重點(diǎn)研究方向。

3、導(dǎo)電銀漿能夠在低溫固化后擁有優(yōu)異的電導(dǎo)率、附著力及耐彎折性等性能，因而是柔性電路理想的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電銀漿主要由導(dǎo)電功能相、樹脂粘結(jié)相、溶劑及其他助劑組成，導(dǎo)電功能相作為銀漿中最重要的部分，主要由銀粉組成，決定了低溫固化銀漿的導(dǎo)電性能。樹脂粘結(jié)相通常由有機(jī)樹脂構(gòu)成，起到粘接銀漿膜層和基材的作用，決定了低溫固化銀漿的力學(xué)性能，其分子量、極性等性質(zhì)也會影響到銀漿的導(dǎo)電性能。溶劑主要用來調(diào)節(jié)改善銀漿的粘度和溶解樹脂粘結(jié)相，保證銀漿具有優(yōu)異的印刷性和更長的儲存周期。此外，因為低溫固化銀漿有不同的使用范圍，為了獲得不同的工藝特性，有時也加入增稠劑、流平劑、觸變劑等不同助劑進(jìn)一步調(diào)節(jié)銀漿的配方，使銀漿擁有更優(yōu)良的應(yīng)用性能。

4、在可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿中，納米銀漿因其具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能和電氣性能被廣泛使用。然而，目前市場上的納米銀漿與可用于柔性電路的納米銀漿仍有著較大的差距，存在著使用溫度高、導(dǎo)電性差的缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著其在電子信息領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種在低溫?zé)Y(jié)條件下仍具有低電阻率、高附著力和優(yōu)異的耐彎曲性能的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿及其制備方法。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿，按重量百分比包含以下組分：銀粉60％～75％，銀源化合物5％～20％，樹脂粘結(jié)相3％～10％，溶劑15％～30％，表面改性劑1％-2％，助劑1％～3％；所述銀源化合物在固化過程中形成納米銀顆粒用于填充銀粉間的縫隙。

3、其中，所述銀源化合物為有機(jī)酸銀或銀胺絡(luò)合物。所述銀源化合物占導(dǎo)電銀漿總質(zhì)量的5％～15％；在該范圍內(nèi)，銀胺絡(luò)合物的形成會降低銀的氧化還原電位，從而使得銀的熱還原溫度降低。

4、其中，所述有機(jī)酸銀為2-甲基己酸銀，山梨酸銀、新葵酸銀、檸檬酸銀、草酸銀、乙酸銀或酒石酸銀中的至少一種。

5、其中，所述銀胺絡(luò)合物為有機(jī)酸銀與胺類絡(luò)合劑形成的絡(luò)合物；所述胺類絡(luò)合劑為異丙醇胺、乙胺、乙二胺、甲酸銨、乙醇胺、1,2-丙二胺或氨水中的至少一種。

6、其中，所述銀粉平均粒徑尺寸為500nm～2μm。所述銀源化合物在固化過程中形成單質(zhì)銀顆粒的平均粒徑小于所述銀粉的平均粒徑；在此條件下，單質(zhì)銀顆粒能夠與相鄰金屬鍵合，形成不規(guī)則的“頸狀”銀塊，銀粉間接觸電阻降低，固化后的銀漿膜層電阻率更低。

7、其中，所述樹脂粘結(jié)相為苯氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂中的至少一種。

8、其中，所述溶劑為碳酸二乙酯、乙二醇乙醚醋酸酯、異氟爾酮、松油醇、丁基卡必醇和二乙二醇丁醚醋酸酯中的至少一種。

9、其中，所述表面改性劑為peg400、peg600、peg1000、聚乙烯醇、丙氨酸及pvp中的至少一種。

10、其中，所述助劑包括增稠劑、流平劑、觸變劑中的至少一種；所述增稠劑為甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、脂肪酸鈉中的至少一種；所述流平劑為氫化蓖麻油、對苯二酸、改性聚硅氧烷和聚甲基丙烯酸酯中的至少一種；所述觸變劑為氣相二氧化硅、有機(jī)膨潤土、聚酰胺蠟和聚乙烯蠟中的至少一種。

11、上述的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿的制備方法，包括如下步驟：

12、(1)將樹脂粘結(jié)相、助劑溶解于溶劑中，攪拌，得到有機(jī)載體；

13、(2)將有機(jī)酸銀或銀胺絡(luò)合物與銀粉緩慢加入到有機(jī)載體中，攪拌，得到混合物；

14、(3)將混合物在研磨機(jī)上研磨，得到膏狀銀漿。

15、其中，步驟(1)中，將樹脂粘結(jié)相、助劑、溶劑混合后置于50-70℃中水浴鍋加熱并不斷機(jī)械攪拌，轉(zhuǎn)速控制在300-800r/min；具體的，先將溶劑置于50-70℃中水浴鍋加熱并不斷機(jī)械攪拌；然后加入助劑，充分溶解后，再進(jìn)行超聲處理并同時機(jī)械攪拌，以充分混合均勻；最后加入樹脂粘結(jié)相，超聲處理并不斷攪拌，最終制得有機(jī)載體。

16、其中，步驟(2)中，當(dāng)銀粉與銀胺絡(luò)合物加入到有機(jī)載體中時，首先制備銀胺絡(luò)合物；具體的制法為：將胺類絡(luò)合劑溶解于溶劑中，然后加入有機(jī)酸銀，攪拌至有機(jī)酸銀完全溶解，得到銀胺絡(luò)合物。

17、其中，步驟(2)中，將銀粉與有機(jī)酸銀或銀胺絡(luò)合物分批緩慢加入到有機(jī)載體中，超聲攪拌30min-60min；

18、其中，步驟(3)中，將混合物在三輥研磨機(jī)充分研磨3～8遍，得到細(xì)度小于等于10μm的膏狀銀漿。

19、將上述的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿印刷于基材上，在低溫下固化后得到銀漿膜層；優(yōu)選在120℃-150℃下固化，固化時間為90-120min。

20、有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，取得如下顯著效果：(1)在導(dǎo)電銀漿中添加銀源化合物作為導(dǎo)電功能相，在燒結(jié)過程中銀源化合物中銀離子被還原成單質(zhì)銀顆粒，銀顆粒能夠填充銀粉間的縫隙，自身不斷團(tuán)聚與相鄰銀粉形成金屬鍵合，從而形成良好導(dǎo)電通路，在120℃的低溫?zé)Y(jié)條件下，所制備柔性電路材料仍具有低電阻率、高附著力和優(yōu)異的耐彎曲性能。(2)該方法避免了銀粉自身易團(tuán)聚而導(dǎo)致導(dǎo)電性能下降的問題，能夠有力的提升銀漿的導(dǎo)電性能。

技術(shù)特征：

1.一種可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿，其特征在于，按重量百分比包含以下組分：銀粉60％～75％，銀源化合物5％～20％，樹脂粘結(jié)相3％～10％，溶劑15％～30％，表面改性劑1％-2％，助劑1％～3％；所述銀源化合物在固化過程中形成納米銀顆粒用于填充銀粉間的縫隙。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿，其特征在于，所述銀粉的平均粒徑尺寸為500nm～2μm；所述銀源化合物在固化過程中形成納米銀顆粒的平均粒徑小于所述銀粉的平均粒徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿，其特征在于，所述銀源化合物為有機(jī)酸銀或銀胺絡(luò)合物；所述銀胺絡(luò)合物為有機(jī)酸銀與胺類絡(luò)合劑形成的絡(luò)合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿，其特征在于，所述有機(jī)酸銀為2-甲基己酸銀，山梨酸銀、新葵酸銀、檸檬酸銀、草酸銀、乙酸銀或酒石酸銀中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿，其特征在于，所述胺類絡(luò)合劑為異丙醇胺、乙胺、乙二胺、甲酸銨、乙醇胺、1,2-丙二胺或氨水中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿，其特征在于，所述樹脂粘結(jié)相為苯氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿，其特征在于，所述溶劑為碳酸二乙酯、乙二醇乙醚醋酸酯、異氟爾酮、松油醇、丁基卡必醇和二乙二醇丁醚醋酸酯中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿，其特征在于，所述表面改性劑包括peg400、peg600、peg1000、聚乙烯醇、丙氨酸及pvp中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿，其特征在于，所述助劑包括增稠劑、流平劑、觸變劑中的至少一種。

10.一種權(quán)利要求1所述的可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可用于柔性電路的導(dǎo)電銀漿及其制備方法，該導(dǎo)電銀漿按重量百分比包含以下組分：銀粉60％～75％，銀源化合物5％～20％，樹脂粘結(jié)相3％～10％，溶劑15％～30％，表面改性劑1％?2％，助劑1％～3％；所述銀源化合物在固化過程中形成納米銀顆粒。本發(fā)明在導(dǎo)電銀漿中添加銀源化合物作為導(dǎo)電功能相，在燒結(jié)過程中銀源化合物中銀離子被還原成單質(zhì)銀粒子，銀粒子能夠填充銀粉間的縫隙，自身不斷團(tuán)聚與相鄰銀粉形成金屬鍵合，從而形成良好導(dǎo)電通路，在低溫120℃的燒結(jié)條件下，所制備柔性電路材料仍具有低電阻率、高附著力和優(yōu)異的耐彎曲性能。

技術(shù)研發(fā)人員：孫瑩,苗祥森,林保平,張雪勤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21