CN101937737A - 一种低温固化导电浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温固化导电浆料及其制备方法，其特征在于，该浆料由下述重量百分比的原料制成：30～70wt％的银粉，70～30wt％的有机载体。所述有机载体为10～30wt％的热塑性树脂、50～80wt％溶剂和10～20wt％的添加剂。该浆料的制备方法为：1)称取银粉，备用；2)配备有机载体；3)制备有机载体；4)将银粉与配制好的有机载体预混合；5)将混合好的预混合物在三辊研磨机上进行混合，研磨，即得成品。该浆料能够改善低温固化导电银浆料的导电性能，或者在保持导电性能不变的情况下，降低浆料中银粉的含量，降低成本。

Description

一种低温固化导电浆料及其制备方法

技术领域

本发明属于电子浆料领域，具体涉及一种低温固化的导电浆料及其制备方法。

背景技术

低温固化导电浆料广泛应用在消费电子产品上，比如用于电脑键盘和手机键盘上的电路布线。通常的低温固化导电浆料以金属银或镍或铝等粉末为导电材料，与有机的热固化或光固化或热塑性树脂材料及溶剂，或者再添加分散剂、表面活性剂等助剂，混合搅拌成膏状浆料，以便于通过印刷工艺在基材上制作电路导线图形。

低温固化的导电浆料通常应用在对导线电阻要求不是很高的电路上，膏状的浆料用印刷工艺制作成电路图形后，在不到150℃的温度下即可固化，形成与基材附着性良好，导电性能满足应用要求的电路导线。具有生产效率高，成本低的特点。

对于在PET等薄膜基材上制作的薄膜开关电路，生产上常用的低温固化导电浆料为使用银粉末的浆料，浆料中银粉末的含量高低对导电性能有很大影响，浆料的成本高低取决于浆料中银粉含量的高低。

发明内容

本发明的目的提供一种低温固化的导电浆料，该浆料能够改善低温固化导电银浆料的导电性能，或者在保持导电性能不变的情况下，降低浆料中银粉的含量，降低成本。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的，一种低温固化的导电浆料，，其特征在于，该浆料由下述重量百分比的原料制成：30～70wt％的银粉，70～30wt％的有机载体。

所述有机载体为10～30wt％的热塑性树脂、50～80wt％溶剂和10～20wt％的添加剂。

所述热塑性树脂为聚酰胺树脂和醛酮树脂的混合物，其中聚酰胺树脂与醛酮树脂按照质量比例在5∶95～15∶85之间以任意比例混合。

所述溶剂为丁基卡必醇醋酸酯或丁基卡必醇中的一种。

所述添加剂为30～50wt％表面活性剂、5～50wt％石墨烯或石墨烯微片和0～45wt％导电树脂的混合物。

所述表面活性剂为BYK210、卵磷脂、脂肪酸甘油脂、聚山梨酸酯或烷基聚醚中的一种或多种的混合物。

所述导电树脂为聚乙炔或聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚对苯乙烯(PPV)、聚苯胺(PANI)、聚吡啶、聚苯硫醚、聚3，4-乙撑二氧噻吩或聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT/PSS)高分子或其衍生物。

本发明还给出了一种低温固化导电浆料的制备方法，该方法包括下述步骤：

1)称取30～70wt％，粒径为1～5μm的球形银粉；备用；

2)配制70～30wt％的有机载体：其中热塑性树脂占10～30wt％、溶剂占50～80wt％和添加剂占10～20wt％；

将50～80wt％溶剂丁基卡必醇醋酸酯或丁基卡必醇搅拌加热至80℃；加入10～30wt％热塑性树脂，并搅拌至树脂溶融；热塑性树脂采取聚酰胺树脂与醛酮树脂按照质量比例5∶95～15∶85混合的混合物；

3)在溶融的溶剂中依次加入步骤2)中10～20wt％的添加剂，其中，表面活性剂占30～50wt％，石墨烯或石墨烯微片占5～50wt％，导电树脂占0～45wt％，搅拌至石墨烯或石墨烯微片在溶剂内均匀分散，即得有机载体；

4)将步骤1)称量好的银粉与上述步骤3)配制好的有机载体预混合，机械搅拌均匀；

5)将步骤4)混合好的预混合物在三辊研磨机上进行混合，研磨至浆料粒度10微米以下，即得成品。

本发明通过在现有的低温固化导电浆料中，添加适量改善导电性能的石墨烯或石墨烯微片，及导电高分子聚合物，经过物理搅拌混合成均匀的膏状浆料。

本发明的石墨烯和石墨烯微片是近年来新发现的物质，其结构为单层或多层的石墨片，厚度从数纳米到数百纳米。是具有规整的二维晶体结构，导电性能非常好，电荷迁移率高达10000cm²/V·S以上。同时具有很好的导热性能，导热系数5000W/(m·k)，和优异的柔韧性。通过在现有的浆料体系中添加石墨烯或石墨烯微片，并加入适量的导电高分子聚合物，因石墨烯和石墨烯微片均为纳米尺度的材料，少量添加，数量上也非常大，在减少了金属银含量的情况下，石墨烯和石墨烯微片仍可以在银颗粒之间起到电荷传导的作用，保持导电性能不会因为银颗粒的减少而下降。在同等银含量的情况下，可提高浆料的导电性能。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。

除另有说明，本发明下述所采用的原料加入量均为重量百分比。

实施例1

1)称取30％，粒径为1～5μm的球形银粉，备用；

2)配制70％的有机载体：其中有机载体中溶剂丁基卡必醇醋酸酯占80％，热塑性树脂占10％，添加剂占10％；

将溶剂丁基卡必醇醋酸酯搅拌加热至80℃；加入热塑性树脂，并搅拌至树脂溶融；热塑性树脂采取聚酰胺树脂与醛酮树脂按照质量比例5∶95混合的混合物；

3)在溶融的溶剂里依次加入步骤2)中的添加剂，其中，添加剂中：表面活性剂(毕克公司的BYK210)占30％，石墨烯或石墨烯微片占25％，导电树脂聚3，4-乙撑二氧噻吩占45％，搅拌至石墨烯或石墨烯微片在溶剂内均匀分散即得有机载体；

4)将步骤1)称量好的银粉与上述步骤3)配制好的有机载体预混合，机械搅拌均匀；

5)将步骤4)混合好的预混合物在三辊研磨机上进行混合，研磨至浆料粒度为10微米以下，得到成品。

实施例2

1)称取70％，粒径为1～5μm的球形银粉，备用；

2)配制30％的有机载体：其中溶剂丁基卡必醇醋酸酯占50％，热塑性树脂占30％，添加剂占20％；

将溶剂丁基卡必醇搅拌加热至80℃；加入热塑性树脂，并搅拌至树脂溶融；热塑性树脂采取聚酰胺树脂与醛酮树脂按照质量比例15∶85混合的混合物；

3)在溶融的溶剂里依次加入步骤2)中的添加剂，其中，添加剂中：表面活性剂脂肪酸甘油脂和聚山梨酸酯占50％，石墨烯或石墨烯微片占5％，导电树脂聚乙炔或聚吡咯(PPY)占45％，搅拌至石墨烯或石墨烯微片在溶剂内均匀分散即得有机载体；

4)将步骤1)称量好的银粉与上述步骤3)配制好的有机载体预混合，机械搅拌均匀；

5)将步骤4)混合好的预混合物在三辊研磨机上进行混合，研磨至浆料粒度为10微米以下，得到成品。

实施例3

1)称取50％，粒径为1～5μm的球形银粉，备用；

2)配制50％的有机载体：其中溶剂丁基卡必醇醋酸酯占60％，热塑性树脂占25％，添加剂占15％；

将溶剂丁基卡必醇搅拌加热至80℃；加入热塑性树脂，并搅拌至树脂溶融；热塑性树脂采取聚酰胺树脂与醛酮树脂按照质量比例10∶90混合的混合物；

3)在溶融的溶剂里依次加入步骤2)中的添加剂，其中，添加剂中：表面活性剂卵磷脂占50％，石墨烯或石墨烯微片占50％，搅拌至石墨烯或石墨烯微片在溶剂内均匀分散即得有机载体；

4)将步骤1)称量好的银粉与上述步骤3)配制好的有机载体预混合，机械搅拌均匀；

5)将步骤4)混合好的预混合物在三辊研磨机上进行混合，研磨至浆料粒度为10微米以下，得到成品。

实施例4

1)称取20％，粒径为1～5μm的球形银粉，备用；

2)配制80％的有机载体：其中溶剂丁基卡必醇醋酸酯占60％，热塑性树脂占20％，添加剂占20％；

将溶剂丁基卡必醇搅拌加热至80℃；加入热塑性树脂，并搅拌至树脂溶融；热塑性树脂采取聚酰胺树脂与醛酮树脂按照质量比例15∶85混合的混合物；

3)在溶融的溶剂里依次加入步骤2)中的添加剂，其中，添加剂中：表面活性剂烷基聚醚占35％，石墨烯或石墨烯微片占25％，导电树脂聚噻吩(PTH)占40％，搅拌至石墨烯或石墨烯微片在溶剂内均匀分散即得有机载体；

4)将步骤1)称量好的银粉与上述步骤3)配制好的有机载体预混合，机械搅拌均匀；

5)将步骤4)混合好的预混合物在三辊研磨机上进行混合，研磨至浆料粒度为10微米以下，得到成品。

本发明中导电树脂不仅限于上述实施例所例举的种类，还可以是聚对苯乙烯(PPV)、聚苯胺(PANI)、聚吡啶、聚苯硫醚或聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT/PSS)高分子或其衍生物。

Claims (7)

1.一种低温固化导电浆料，其特征在于，该浆料由下述重量百分比的原料制成：30～70wt％的银粉，70～30wt％的有机载体；

所述有机载体为10～30wt％的热塑性树脂、50～80wt％溶剂和10～20wt％的添加剂。

2.如权利要求1所述的低温固化导电浆料，其特征在于，所述热塑性树脂为聚酰胺树脂和醛酮树脂的混合物，其中聚酰胺树脂与醛酮树脂按照质量比例在5∶95～15∶85之间以任意比例混合。

3.如权利要求1所述的低温固化导电浆料，其特征在于，所述溶剂为丁基卡必醇醋酸酯或丁基卡必醇中的一种。

4.如权利要求1所述的低温固化导电浆料，其特征在于，所述添加剂为30～50wt％表面活性剂、5～50wt％石墨烯或石墨烯微片和0～45wt％导电树脂的混合物。

5.如权利要求4所述的低温固化导电浆料，其特征在于，所述表面活性剂为BYK210或卵磷脂、脂肪酸甘油脂、聚山梨酸酯或烷基聚醚中一种或多种的混合物。

6.如权利要求4所述的低温固化导电浆料，其特征在于，所述导电树脂为聚乙炔或聚吡咯PPY、聚噻吩PTH、聚对苯乙烯PPV、聚苯胺PANI、聚吡啶、聚苯硫醚、聚3，4-乙撑二氧噻吩或聚苯乙烯磺酸盐PEDOT/PSS。

7.根据权利要求1所述的一种低温固化导电浆料的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

1)称取30～70wt％，粒径为1～5μm的球形银粉；备用；

2)配制70～30wt％的有机载体：其中热塑性树脂占10～30wt％、溶剂占50～80wt％和添加剂占10～20wt％；

将50～80wt％溶剂丁基卡必醇醋酸酯或丁基卡必醇搅拌加热至80℃；加入10～30wt％热塑性树脂，并搅拌至树脂溶融；热塑性树脂采取聚酰胺树脂与醛酮树脂按照质量比例5∶95～15∶85混合的混合物；

3)在溶融的溶剂中依次加入步骤2)中10～20wt％的添加剂，其中，表面活性剂占30～50wt％，石墨烯或石墨烯微片占5～50wt％，导电树脂占0～45wt％，搅拌至石墨烯或石墨烯微片在溶剂内均匀分散，即得有机载体；

4)将步骤1)称量好的银粉与上述步骤3)配制好的有机载体预混合，机械搅拌均匀；

5)将步骤4)混合好的预混合物在三辊研磨机上进行混合，研磨至浆料粒度小于10微米以下，即得成品。