CN101877251A - 一种含镍的银电极浆料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含镍的银电极浆料制备方法，按照如下步骤：(1)制备银镍混合液；(2)制备有机载体：(3)制备含镍的银电极浆料。在本发明中，镍粉、球形银粉和片状银粉一起构成本电极浆料的导电功能相，改变镍粉的添加比例可以调节最终制成的银电极浆料的电性能，由于本发明的银电极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；另外本发明的银电极浆料中含有镍粉等价格低廉的成分，也有利于降低银电极浆料的成本，符合当今社会发展的大趋势。

Description

一种含镍的银电极浆料制备方法

技术领域

本发明涉及一种电子浆料中银电极浆料的制备方法，属于微电子连接材料领域，具体涉及一种用银粉、镍粉来制备含镍的银电极浆料的方法，采用本方法获得的银电极浆料具有价格低廉、电性能可以调节、可以代替部分银钯电极浆料用于民用电子产品、集成电路领域。

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。一股来讲，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，一股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电极浆料组分，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，一股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、镍粉等，这样制成的银电极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，常温银电极浆料相对于高温和中温银浆更受到人们的重视，这就促进了常温银电极浆料在电子元器件，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，而常温的银电极浆料在常温下印刷，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电极浆料就是当务之急，而目前常温银电极浆料则很少见报道。

发明内容：

本发明的目的在于解决上述现有电子浆料产品中的常温银电极浆料的短缺，提供了一种制备含镍的常温银电极浆料的方法，且生产加工不存在危害性，同时有利于节能减排，制成的银电极浆料可以在常温下印刷、干燥，适用于新的基体材料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种含镍的银电极浆料制备方法，按照如下步骤：

(1)制备银镍混合液：

将20-85质量份超细镍粉和1-10质量份分散剂同时加入到溶剂A中得到镍粉混合液；所述溶剂A为10-75质量份丙二醇甲醚醋酸酯、15-95质量份乙二醇苯甲基醋酸酯、18-80质量份松油醇之一或者是三者按照质量比0-1∶0-3∶0-2组成的10-95质量份混合物；

将35-75质量份球形银粉和1-10质量份分散剂同时加入到溶剂B中得到球形银粉混合液；所述溶剂B为12-70质量份丙二醇甲醚醋酸酯、15-85质量份乙二醇苯甲基醋酸酯、15-70质量份松油醇之一或者是三者按照质量比0-1∶0-3∶0-2组成的10-95质量份混合物；

将25-70质量份片状银粉和1-10质量份分散剂同时加入到溶剂C中得到片状银粉混合液；所述溶剂C为25-75质量份丙二醇甲醚醋酸酯、28-70质量份乙二醇苯甲基醋酸酯、25-70质量份松油醇之一或者是三者按照质量比0-1∶0-3∶0-2组成的10-95质量份混合物；

(2)制备有机载体：

在50-90℃条件下恒温加热条件将25-40质量份甲基纤维素或聚氨酯树脂或乙二醇乙醚醋酸酯或它们的混合物溶入60-75质量份丙二醇甲醚醋酸酯或者乙二醇苯甲基醋酸酯或松油醇或它们的混合物中，经过滤得到有机载体；

(3)制备含镍的银电极浆料：

先将所述镍粉混合液4-55质量份、球形银粉混合液10-45质量份和片状银粉混合液20-60质量份依次加入到上述有机载体中，再加入1-9质量份消泡剂、2-15质量份增稠剂和1.5-11.5质量份表面活性剂，在行星式搅拌机里混合一定时间，经过滤得到一种含镍的银电极浆料。

所述分散剂为RENTANL、Reotan LAM、Polysperse 7中的一种或几种。

所述消泡剂为十二烷基磺酸钠、2-乙基-4-甲基咪唑、4，4-二氨基二苯甲烷中的一种或几种。

所述增稠剂为ESACOL ED15、ESACOL ED30W、VICOLAM 600中的一种或几种。

所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、乳酸单甘油酯、Tween-50中的一种或几种。

具体技术方案是：首先按质量百分比分别将2-25质量份超细镍粉加入到9-45质量份丙二醇甲醚醋酸酯或者4-35质量份乙二醇苯甲基醋酸酯或6-50质量份松油醇或它们的混合物中、5-45质量份球形银粉加入到9-45质量份丙二醇甲醚醋酸酯或者4-35质量份乙二醇苯甲基醋酸酯或6-50质量份松油醇或它们的混合物中、15-50质量份片状银粉加入到9-45质量份丙二醇甲醚醋酸酯或者4-35质量份乙二醇苯甲基醋酸酯或6-50质量份松油醇或它们的混合物中，再分别加入1-10质量份分散剂，分别混合均匀，得到上述三种粉体的混合液；然后在一定的温度条件下恒温加热按质量百分比将5-38质量份甲基纤维素或聚氨酯树脂或乙二醇乙醚醋酸酯或它们的混合物溶入25-65质量份丙二醇甲醚醋酸酯或者15-45质量份乙二醇苯甲基醋酸酯或松油醇或它们的混合物中，经过滤得到有机载体；最后将按质量百分比分别将4-55质量份超细镍粉和丙二醇甲醚醋酸酯或者乙二醇苯甲基醋酸酯或的松油醇或它们的混合物的混合液、10-45质量份球形银粉和丙二醇甲醚醋酸酯或者乙二醇苯甲基醋酸酯或的松油醇或它们的混合物的混合液、20-60质量份片状银粉和丙二醇甲醚醋酸酯或者乙二醇苯甲基醋酸酯或的松油醇或它们的混合物的混合液依次加入到上述有机载体中，加入1-9质量份消泡剂和2-15质量份增稠剂和1.5-11.5质量份表面活性剂等，在行星式或其它搅拌机里混合一定时间，经过滤得到一种含镍的银电极浆料。

在本发明中，分散剂为RENTANL、Reotan LAM、Polysperse 7中的一种或几种，消泡剂为十二烷基磺酸钠、2-乙基-4-甲基咪唑、4，4-二氨基二苯甲烷中的一种或几种，增稠剂为ESACOL ED15、ESACOL ED30W、VICOLAM 600中的一种或几种，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、乳酸单甘油酯、Tween-50中的一种或几种；

在本发明中，镍粉、球形银粉和片状银粉一起构成本电极浆料的导电功能相，改变镍粉的添加比例可以调节最终制成的银电极浆料的电性能，例如方阻等，改变有机载体的成分可以调节最终制成的银电极浆料的物理性能，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电极浆料的流淌性、触变性等表观与印刷性能。使用本方法得到的含镍的银电极浆料印刷或涂敷于在光滑无污渍的平板、织物、塑料等表面上作为电极，在100-150℃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。

由于本发明的银电极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；另外本发明的银电极浆料中含有镍粉等价格低廉的成分，也有利于降低银电极浆料的成本，符合当今社会发展的大趋势。

具体实施方式

以下结合具体实施例说明本发明的制备过程：

实施例1：首先按质量分别将35克的超细镍粉加入到28克的丙二醇甲醚醋酸酯中、36克的球形银粉加入到26克的乙二醇苯甲基醋酸酯中、55克的片状银粉加入到36的丙二醇甲醚醋酸酯中，再分别加入6.5克的分散剂RENTANL，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；然后在70℃的温度条件下恒温加热按质量将4克的甲基纤维素和2克聚氨酯树脂溶入45克的松油醇中，经过滤得到有机载体；最后将15克的超细镍粉和丙二醇甲醚醋酸酯的混合液、6克的球形银粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液、15克的片状银粉和丙二醇甲醚醋酸酯的混合液依次加入到上述有机载体中，加入1克的消泡剂2-乙基-4-甲基咪唑和1.5克的增稠剂ESACOL ED30W和3克的表面活性剂Tween-50等，在行星式搅拌机里混合60分钟，经过滤得到一种流淌性很好的含镍银电极浆料。

实施例2：首先按质量分别将25克的超细镍粉加入到38克的乙二醇苯甲基醋酸酯中、31克的球形银粉加入到28克的松油醇中、45克的片状银粉加入到48的乙二醇苯甲基醋酸酯中，再分别加入5.5克的分散剂Reotan LAM，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；然后在65℃的温度条件下恒温加热按质量将5克的聚氨酯树脂和3克乙二醇乙醚醋酸酯溶入40克的乙二醇苯甲基醋酸酯中，经过滤得到有机载体；最后将16克的超细镍粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液、8克的球形银粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液、24克的片状银粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液依次加入到上述有机载体中，加入1.5克的消泡剂十二烷基磺酸钠和2.5克的增稠剂ESACOL ED15和2克的表面活性剂乳酸单甘油酯等，在行星式搅拌机里混合90分钟，经过滤得到一种流淌性很好的含镍银电极浆料成品。

实施例3：首先按质量分别将45克的超细镍粉加入到48克的松油醇中、36克的球形银粉加入到29克的松油醇中、45克的片状银粉加入到33的丙二醇甲醚醋酸酯中，再分别加入5.5克的分散剂Polysperse 7，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；然后在75℃的温度条件下恒温加热按质量将3克的聚氨酯树脂和5克乙二醇乙醚醋酸酯溶入36克的丙二醇甲醚醋酸酯中，经过滤得到有机载体；最后将7.5克的超细镍粉和松油醇的混合液、8.5克的球形银粉和松油醇的混合液、26克的片状银粉和丙二醇甲醚醋酸酯的混合液依次加入到上述有机载体中，加入3.5克的消泡剂4，4-二氨基二苯甲烷和1克的增稠剂VICOLAM 600和3.5克的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮等，在行星式搅拌机里混合150分钟，经过滤得到一种流淌性很好的含镍银电极浆料。

实施例4：首先按质量分别将29克的超细镍粉加入到31克的丙二醇甲醚醋酸酯中、34克的球形银粉加入到27克的松油醇中、59克的片状银粉加入到41的乙二醇苯甲基醋酸酯中，再分别加入5.5克的分散剂RENTANL，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；然后在80℃的温度条件下恒温加热按质量将3克的甲基纤维素和2克乙二醇乙醚醋酸酯溶入40克的乙二醇苯甲基醋酸酯中，经过滤得到有机载体；最后将8克的超细镍粉和丙二醇甲醚醋酸酯的混合液、6.5克的球形银粉和松油醇的混合液、19克的片状银粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液依次加入到上述有机载体中，加入2.5克的消泡剂十二烷基磺酸钠和1.8克的增稠剂ESACOL ED30W和32克的表面活性剂乳酸单甘油酯等，在行星式或其它搅拌机里混合一定时间，经过滤得到一种流淌性很好的含镍银电极浆料。

实施例5：首先按质量分别将34克的超细镍粉加入到29克的乙二醇苯甲基醋酸酯中、40克的球形银粉加入到33克的松油醇中、52克的片状银粉加入到38的丙二醇甲醚醋酸酯中，再分别加入7.5克的分散剂Polysperse 7，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；然后在75℃的温度条件下恒温加热按质量将5克的乙二醇乙醚醋酸酯和7.5克聚氨酯树脂溶入42克的松油醇中，经过滤得到有机载体；最后将9克的超细镍粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液、9.5克的球形银粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液、30.5克的片状银粉和丙二醇甲醚醋酸酯的混合液依次加入到上述有机载体中，加入1.8克的消泡剂2-乙基-4-甲基咪唑和2.8克的增稠剂VICOLAM 600和3.4克的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮等，在行星式或其它搅拌机里混合120分钟，经过滤得到一种流淌性很好的含镍银电极浆料。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种含镍的银电极浆料制备方法，其特征在于，按照如下步骤：

(1)制备银镍混合液：

将20-85质量份超细镍粉和1-10质量份分散剂同时加入到溶剂A中得到镍粉混合液；所述溶剂A为10-75质量份丙二醇甲醚醋酸酯、15-95质量份乙二醇苯甲基醋酸酯、18-80质量份松油醇之一或者是三者按照质量比0-1∶0-3∶0-2组成的10-95质量份混合物；

将35-75质量份球形银粉和1-10质量份分散剂同时加入到溶剂B中得到球形银粉混合液；所述溶剂B为12-70质量份丙二醇甲醚醋酸酯、15-85质量份乙二醇苯甲基醋酸酯、15-70质量份松油醇之一或者是三者按照质量比0-1∶0-3∶0-2组成的10-95质量份混合物；

将25-70质量份片状银粉和1-10质量份分散剂同时加入到溶剂C中得到片状银粉混合液；所述溶剂C为25-75质量份丙二醇甲醚醋酸酯、28-70质量份乙二醇苯甲基醋酸酯、25-70质量份松油醇之一或者是三者按照质量比0-1∶0-3∶0-2组成的10-95质量份混合物；

(2)制备有机载体：

在50-90℃条件下恒温加热条件将25-40质量份甲基纤维素或聚氨酯树脂或乙二醇乙醚醋酸酯或它们的混合物溶入60-75质量份丙二醇甲醚醋酸酯或者乙二醇苯甲基醋酸酯或松油醇或它们的混合物中，经过滤得到有机载体；

(3)制备含镍的银电极浆料：

先将所述镍粉混合液4-55质量份、球形银粉混合液10-45质量份和片状银粉混合液20-60质量份依次加入到上述有机载体中，再加入1-9质量份消泡剂、2-15质量份增稠剂和1.5-11.5质量份表面活性剂，在行星式搅拌机里混合一定时间，经过滤得到一种含镍的银电极浆料。

2.如权利要求1所述一种含镍的银电极浆料制备方法，其特征在于：所述分散剂为RENTANL、Reotan LAM、Polysperse 7中的一种或几种。

3.如权利要求1所述一种含镍的银电极浆料制备方法，其特征在于：所述消泡剂为十二烷基磺酸钠、2-乙基-4-甲基咪唑、4，4-二氨基二苯甲烷中的一种或几种。

4.如权利要求1所述一种含镍的银电极浆料制备方法，其特征在于：所述增稠剂为ESACOL ED15、ESACOLED30W、VICOLAM 600中的一种或几种。

5.如权利要求1所述一种含镍的银电极浆料制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、乳酸单甘油酯、Tween-50中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种含镍的银电极浆料及其制备方法，其特征在于：首先按质量分别将35克的超细镍粉加入到28克的丙二醇甲醚醋酸酯中、36克的球形银粉加入到26克的乙二醇苯甲基醋酸酯中、55克的片状银粉加入到36的丙二醇甲醚醋酸酯中，再分别加入6.5克的分散剂RENTANL，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；然后在70℃的温度条件下恒温加热按质量将4克的甲基纤维素和2克聚氨酯树脂溶入45克的松油醇中，经过滤得到有机载体；最后将15克的超细镍粉和丙二醇甲醚醋酸酯的混合液、6克的球形银粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液、15克的片状银粉和丙二醇甲醚醋酸酯的混合液依次加入到上述有机载体中，加入1克的消泡剂2-乙基-4-甲基咪唑和1.5克的增稠剂ESACOL ED30W和3克的表面活性剂Tween-50，在行星式搅拌机里混合60分钟，经过滤得到一种流淌性很好的含镍银电极浆料。

7.根据权利要求1所述的一种含镍的银电极浆料及其制备方法，其特征在于：首先按质量分别将25克的超细镍粉加入到38克的乙二醇苯甲基醋酸酯中、31克的球形银粉加入到28克的松油醇中、45克的片状银粉加入到48的乙二醇苯甲基醋酸酯中，再分别加入5.5克的分散剂Reotan LAM，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；然后在65℃的温度条件下恒温加热按质量将5克的聚氨酯树脂和3克乙二醇乙醚醋酸酯溶入40克的乙二醇苯甲基醋酸酯中，经过滤得到有机载体；最后将16克的超细镍粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液、8克的球形银粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液、24克的片状银粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液依次加入到上述有机载体中，加入1.5克的消泡剂十二烷基磺酸钠和2.5克的增稠剂ESACOL ED15和2克的表面活性剂乳酸单甘油酯，在行星式搅拌机里混合90分钟，经过滤得到一种流淌性很好的含镍银电极浆料成品。

8.根据权利要求1所述的一种含镍的银电极浆料及其制备方法，其特征在于：首先按质量分别将45克的超细镍粉加入到48克的松油醇中、36克的球形银粉加入到29克的松油醇中、45克的片状银粉加入到33的丙二醇甲醚醋酸酯中，再分别加入5.5克的分散剂Polysperse 7，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；然后在75℃的温度条件下恒温加热按质量将3克的聚氨酯树脂和5克乙二醇乙醚醋酸酯溶入36克的丙二醇甲醚醋酸酯中，经过滤得到有机载体；最后将7.5克的超细镍粉和松油醇的混合液、8.5克的球形银粉和松油醇的混合液、26克的片状银粉和丙二醇甲醚醋酸酯的混合液依次加入到上述有机载体中，加入3.5克的消泡剂4，4-二氨基二苯甲烷和1克的增稠剂VICOLAM 600和3.5克的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，在行星式搅拌机里混合150分钟，经过滤得到一种流淌性很好的含镍银电极浆料。

9.根据权利要求1所述的一种含镍的银电极浆料及其制备方法，其特征在于：首先按质量分别将29克的超细镍粉加入到31克的丙二醇甲醚醋酸酯中、34克的球形银粉加入到27克的松油醇中、59克的片状银粉加入到41的乙二醇苯甲基醋酸酯中，再分别加入5.5克的分散剂RENTANL，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；然后在80℃的温度条件下恒温加热按质量将3克的甲基纤维素和2克乙二醇乙醚醋酸酯溶入40克的乙二醇苯甲基醋酸酯中，经过滤得到有机载体；最后将8克的超细镍粉和丙二醇甲醚醋酸酯的混合液、6.5克的球形银粉和松油醇的混合液、19克的片状银粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液依次加入到上述有机载体中，加入2.5克的消泡剂十二烷基磺酸钠和1.8克的增稠剂ESACOL ED30W和32克的表面活性剂乳酸单甘油酯，在行星式或其它搅拌机里混合一定时间，经过滤得到一种流淌性很好的含镍银电极浆料。

10.根据权利要求1所述的一种含镍的银电极浆料及其制备方法，其特征在于：首先按质量分别将34克的超细镍粉加入到29克的乙二醇苯甲基醋酸酯中、40克的球形银粉加入到33克的松油醇中、52克的片状银粉加入到38的丙二醇甲醚醋酸酯中，再分别加入7.5克的分散剂Polysperse 7，分别混合均匀，得到上述三种粉体的稀混合液；然后在75℃的温度条件下恒温加热按质量将5克的乙二醇乙醚醋酸酯和7.5克聚氨酯树脂溶入42克的松油醇中，经过滤得到有机载体；最后将9克的超细镍粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液、9.5克的球形银粉和乙二醇苯甲基醋酸酯的混合液、30.5克的片状银粉和丙二醇甲醚醋酸酯的混合液依次加入到上述有机载体中，加入1.8克的消泡剂2-乙基-4-甲基咪唑和2.8克的增稠剂VICOLAM 600和3.4克的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，在行星式或其它搅拌机里混合120分钟，经过滤得到一种流淌性很好的含镍银电极浆料。