CN101354926B

CN101354926B - 含碳银导体浆料的制备方法

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Publication number: CN101354926B
Application number: CN2008101509742A
Authority: CN
Inventors: 张宇阳
Original assignee: Irico Group Corp
Current assignee: Irico Group Corp
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: CN101354926A

Abstract

本发明涉及一种用碳粉、银粉来制备含碳银导体浆料的方法，首先分别将超细碳粉、球形银粉和片状银粉加入到松油醇或者苯甲醇或乙二胺或它们的混合物中，再分别加入分散剂，分别混合均匀，以制得三种粉体的稀混合液，然后将乙基纤维素或酚醛树脂或丙烯酸树脂或乙二醇乙醚醋酸酯或它们的混合物溶入松油醇或者的苯甲醇或醋酸丁基卡必醇或它们的混合物中，并恒温加热，再经过滤得到有机载体，最后分别将三种粉体稀混合液加入到有机载体中，加入消泡剂、增稠剂和表面活性剂等，搅拌混合，再经过滤即得到含碳银导体浆料。用本方法获得的银导体浆料具有价格低廉、电性能可以调节、可以代替部分纯银导体浆料用于民用电子产品、集成电路领域。

Description

含碳银导体浆料的制备方法

技术领域

本发明属于微电子连接材料领域，涉及一种电子浆料中银导体浆料的制备方法，尤其是一种含碳银导体浆料的制备方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，工业和民用的电子产品越来越接近于人们的日常生活，作为电子产品中不可或缺的原材料，电子产品对电子浆料的需求越来越大，这也促使了近几年来电子浆料产业的较快发展，另一方面，电子线路和元器件的微型化、集成化、轻量化和外观美化，导致了与化学、物理、材料、工程以及其它学科紧密相关的电子浆料制备技术的飞速发展。

从第一块印刷得到的微电子元器件用于军工产品开始，人们就进行了对电子元器件用的电子浆料的研究。一般来讲，电子浆料的主要成分包括有功能相如金属、贵金属粉末等、无机粘结剂如玻璃粉末、氧化物粉末等、有机粘结剂、其它的溶剂和添加剂。通常，电子浆料中的功能相起导电作用，要具有很好的导电性能，一般由金属粉末或贵金属粉末来充当，常用的金属粉末有铜粉、铝粉、锌粉、镍粉等，常用的贵金属粉有银粉、铂粉、钯粉等，由于银粉的导电性能优良，在空气中不易氧化，是一种应用比较广泛的导体浆料组分，但是近年来，随着金属价格的增长，在不影响产品性能的前提下，各种科研机构都在想方设法降低电子浆料的成本，也就是减少电子浆料的贵金属含量，增加其它金属含量的成分或者直接降低电子浆料中的金属含量；无机粘结剂起固定电子浆料到基材的作用，一般由氧化物粉末和玻璃粉末来充当，但是这一成分在电子浆料的比重比较低，有的甚至没有；有机粘结剂主要起使浆料具有一定的形状、易于印刷或涂敷的作用，主要有高分子树脂、小分子树脂等来充当，随着化学工业技术的进步这部分在电子浆料中的作用越来越突出，尤其是在应用于丝网印刷时，改变有机粘结剂的成分就可以改变电子浆料的印刷、干燥、烧结性能，对于银导体浆料更是如此；除此在外，电子浆料中还要加入其它的分散剂、消泡剂等来改变浆料外观、流动性、触变性的成分。

据统计，目前全球电子信息产品电子浆料每年的产值都在上亿美元以上，而且这个规模随着电子浆料在电子元器件生产中的普及正在呈逐年增长的趋势，使得国内外众多的研究机构和企业都加入到电子浆料及其相关产业的研发和生产中来。目前，对于电子浆料用金属粉末如金、银、铜、镍等的研究与生产已经形成了一定的规模，各个主要的公司都有自己独立的系列化产品出售。为了降低成本，目前多数电子浆料生产企业采用的方法是在银粉中加入其它金属粉末如铜粉、铝粉等，这样制成的银导体浆料可以适用于高温和中温浆料中，而在常温浆料中则很少见报道。对于现在人们日益提倡节能减排来讲，常温银导体浆料相对于高温和中温银浆更受到人们的重视，这就促进了常温银导体浆料在电子元器件，尤其是民用的电子产品中的广泛应用。另外，电子浆料印刷的基体材料也在不断的扩展，这些基体材料在中温和高温情况下极易燃烧，而常温的银导体浆料在常温下印刷，干燥，就特别适宜在这些新的基体材料上的印刷。鉴于以上原因，开发适用于新的基体材料的常温银导体浆料就是当务之急，而目前常温银导体浆料则很少见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种制备常温含碳银导体浆料的方法，其生产加工不存在危害性，用本方法获得的含碳银导体浆料具有价格低廉、电性能可以调节、可以代替部分纯银导体浆料用于民用电子产品、集成电路领域，可以在常温下印刷、干燥，适用于新的基体材料。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

此种含碳银导体浆料的制备方法步骤如下：

1)首先在10％～60％的松油醇、5％～55％的苯甲醇和3％～75％的乙二胺中的任意一种或几种的混合物中加入5％～50％的超细碳粉(粒度为5～100μm)以制得超细碳粉混合液；

在10％～65％的松油醇、5％～60％的苯甲醇和3％～65％的乙二胺中的任意一种或几种的混合物中加入5％～40％的球形银粉(粒度为0.1～50μm)以制得球形银粉混合液；

在10％～70％的松油醇、5％～60％的苯甲醇和3％～65％的乙二胺中的任意一种或几种的混合物中加入5％～40％的片状银粉(粒度为0.1～50μm)以制得片状银粉混合液；

再分别向上述制得的三种混合液中加入1％～10％的分散剂，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；

2)按质量百分比将1％～35％的乙基纤维素或酚醛树脂或丙烯酸树脂或乙二醇乙醚醋酸酯或它们的混合物溶入20％～70％的松油醇或者10％～75％的苯甲醇或5％～75％丁基卡必醇或它们的混合物中，然后恒温加热，再经过过滤得到有机载体；

3)最后按质量百分比分别将1～60％的超细碳粉稀混合液、5～40％的球形银粉稀混合液和1～50％的片状银粉稀混合液依次加入到上述有机载体中，加入1～10％的消泡剂和1～10％的增稠剂和1～10％的表面活性剂等，在行星式或其它搅拌机里混合，经过滤即得到含碳银导体浆料。

上述分散剂可以选择聚乙烯吡咯烷酮、Tween-50、乳酸单甘油脂其中的一种或他们的混合物；消泡剂可以选择碳酸钙、磷酸三钙、聚硅氧烷其中的一种或他们的混合物；增稠剂选择酒石酸丙二醇酯、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸钠等其中的一种或他们的混合物；表面活性剂选择二叔丁基羟基甲苯、羟丙基乙基磺酸钠、Span-60等其中的一种或他们的混合物。

在本发明中，分散剂选择聚乙烯吡咯烷酮、Tween-50、乳酸单甘油脂等其中的一种或他们的混合物。消泡剂选择碳酸钙、磷酸三钙、聚硅氧烷等其中的一种或他们的混合物。增稠剂选择酒石酸丙二醇酯、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸钠等其中的一种或他们的混合物。表面活性剂选择二叔丁基羟基甲苯、羟丙基乙基磺酸钠、Span-60等其中的一种或他们的混合物。

在本发明中，碳粉、球形银粉和片状银粉一起构成本导体浆料的导电功能相，改变碳粉的添加比例可以调节最终制成的银导体浆料的电性能，例如方阻等，改变有机载体的成分可以调节最终制成的银导体浆料的物理性能，如粘度、固化温度等，改变消泡剂和增稠剂的添加比例可以调节最终制成的银导体浆料的流淌性、触变性等表观与印刷性能。使用本方法得到的含碳的银导体浆料印刷或涂敷于在光滑无污渍的平板、织物、塑料等表面，在常温下或60℃温度的恒温干燥箱中既可以快速干燥、固化，得到的浆料表面光滑，电性能优良，适用于民用电子产品的生产。

由于本发明的银导体浆料中不含高温熔融的化合物，在浆料的生产加工过程中不存在危害性，同时有利于环境保护，有利于节能减排；另外本发明的银导体浆料中含有碳粉等价格低廉的成分，也有利于降低银导体浆料的成本，符合当今社会发展的大趋势。

具体实施方式

本发明的含碳银导体浆料的制备方法如下：

第一，配制碳粉、球形银粉和片状银粉三种粉体的稀混合液；

第二，制作有机载体；

按质量百分比将1～35％的乙基纤维素或酚醛树脂或丙烯酸树脂或乙二醇乙醚醋酸酯或它们的混合物溶入20～70％的松油醇或者10～75％的苯甲醇或5～75％丁基卡必醇或它们的混合物中，然后在一定的温度条件下恒温加热，再经过过滤得到有机载体；

第三，混合分体混合液和有机载体；

最后按质量百分比分别将1～60％的超细碳粉稀混合液、5～40％的球形银粉稀混合液、1～50％的片状银粉稀混合液依次加入到上述有机载体中，加入1～10％的消泡剂和1～10％的增稠剂和1～10％的表面活性剂等，在行星式或其它搅拌机里混合，经过滤即可得到含碳银导体浆料。

其中，分散剂选择聚乙烯吡咯烷酮、Tween-50、乳酸单甘油脂等其中的一种或他们的混合物。消泡剂选择碳酸钙、磷酸三钙、聚硅氧烷等其中的一种或他们的混合物。增稠剂选择酒石酸丙二醇酯、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸钠等其中的一种或他们的混合物。表面活性剂选择二叔丁基羟基甲苯、羟丙基乙基磺酸钠、Span-60等其中的一种或他们的混合物。

以下结合具体实施例进一步说明本发明的制备过程：

实施例1：

首先分别将40克20～30μm的超细碳粉加入到25克的松油醇中、30克10～20μm的球形银粉加入到25克的松油醇中、60克40～50μm的片状银粉加入到25克的乙二胺中，再分别加入5克的分散剂，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；

然后将3克的乙基纤维素和2.5克酚醛树脂溶入50克的松油醇中，在60℃的温度条件下将其恒温加热，经过过滤得到有机载体；

最后将30克的超细碳粉和松油醇的混合液、5克的球形银粉和松油醇的混合液、15克的片状银粉和乙二胺的混合液依次加入到上述有机载体中，加入1.5克的消泡剂和1克的增稠剂和2克的表面活性剂等，在行星式或其它搅拌机里混合一定时间，经过滤得到含碳银导体浆料。

实施例2：

首先分别将30克的10～30μm超细碳粉加入到25克的苯甲醇中、5克的5～10μm球形银粉加入到25克的乙二胺中、15克的20～40μm片状银粉加入到25克的乙二胺中，再分别加入5.5克的分散剂，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；

然后将4克的酚醛树脂和3克丙烯酸树脂溶入60克的苯甲醇中，在65℃的温度条件下将其恒温加热，再经过过滤得到有机载体；

最后分别将25克的超细碳粉和苯甲醇的混合液、5克的球形银粉和乙二胺混合液、10克的片状银粉和乙二胺混合液依次加入到上述有机载体中，加入2克的消泡剂和1.5克的增稠剂和3克的表面活性剂等，在行星式或其它搅拌机里混合一定时间，经过滤得到含碳银导体浆料。

实施例3：

首先分别将40克的10～20μm超细碳粉加入到70克的乙二胺中、15克的0.1～10μm球形银粉加入到40克的松油醇中、30克的10～30μm片状银粉加入到70克的苯甲醇中，再分别加入12克的分散剂，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；

然后将5克的丙烯酸树脂溶入40克的松油醇中，在55℃的温度条件下将其恒温加热，再经过过滤得到有机载体；

最后分别将40克的超细碳粉和乙二胺混合液、15克的球形银粉和松油醇混合液、35克的片状银粉和苯甲醇混合液依次加入到上述有机载体中，加入3克的消泡剂和2克的增稠剂和1克的表面活性剂等，在行星式或其它搅拌机里混合一定时间，经过滤得到含碳银导体浆料。

实施例4：

首先分别将30克的10～30μm超细碳粉加入到80克的松油醇和乙二胺混合物中、15克的5～20μm球形银粉加入到70克的苯甲醇和乙二胺的混合物中、30克的20～30μm片状银粉加入到80克的松油醇中，再分别加入8克的分散剂，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；

然后将8克的乙二醇乙醚醋酸酯溶入50克苯甲醇和醋酸丁基卡必醇的混合物中，在55℃的温度条件下将其恒温加热，再经过过滤得到有机载体；

最后将30克的超细碳粉和松油醇和乙二胺的混合液、25克的球形银粉和苯甲醇与乙二胺的混合液、30克的片状银粉和松油醇的混合液依次加入到上述有机载体中，加入3克的消泡剂和2克的增稠剂和2克的表面活性剂等，在行星式或其它搅拌机里混合一定时间，经过滤得到含碳银导体浆料。

Claims

1.一种含碳银导体浆料的制备方法，其特征在于：

1)按质量百分比，首先在10％～60％的松油醇、5％～55％的苯甲醇和3％～75％的乙二胺的混合物中加入5％～50％的超细碳粉，以制得超细碳粉混合液，其中所述超细碳粉的粒度为5～100μm；

按质量百分比，在10％～65％的松油醇、5％～60％的苯甲醇和3％～65％的乙二胺的混合物中加入5％～40％的球形银粉，以制得球形银粉混合液，其中所述球形银粉粒度为0.1～50μm；

按质量百分比，在10％～70％的松油醇、5％～60％的苯甲醇和3％～65％的乙二胺的混合物中加入5％～40％的片状银粉，以制得片状银粉混合液，其中所述片状银粉的粒度为0.1～50μm；

按质量百分比，再分别向上述制得的三种混合液中加入1％～10％的分散剂，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；

2)按质量百分比将1％～35％的乙基纤维素或酚醛树脂或丙烯酸树脂或乙二醇乙醚醋酸酯或它们的混合物溶入20％～70％的松油醇和10％～75％的苯甲醇的混合物中，然后恒温加热，再经过过滤得到有机载体；

3)最后按质量百分比分别将1～60％的超细碳粉稀混合液、5～40％的球形银粉稀混合液和1～50％的片状银粉稀混合液依次加入到上述有机载体中，加入1～10％的消泡剂和1～10％的增稠剂和1～10％的表面活性剂，在行星式搅拌机里混合，经过滤即得到含碳银导体浆料。

2.根据权利要求1所述的含碳银导体浆料的制备方法，其特征在于：所述分散剂可以选择聚乙烯吡咯烷酮、吐温50、乳酸单甘油脂其中的一种或它们的混合物。

3.根据权利要求1所述的含碳银导体浆料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂可以选择碳酸钙、磷酸三钙、聚硅氧烷其中的一种或它们的混合物。

4.根据权利要求1所述的含碳银导体浆料的制备方法，其特征在于：所述增稠剂选择酒石酸丙二醇酯、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸钠其中的一种或它们的混合物。

5.根据权利要求1所述的含碳银导体浆料的制备方法，其特征在于：表面活性剂选择二叔丁基羟基甲苯、羟丙基乙基磺酸钠、司盘60其中的一种或它们的混合物。