CN103177787B - 一种用于制备导电银浆的导电粉及导电银浆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备导电银浆的导电粉，其特征在于，所述导电粉含有银颗粒、玻璃粉、硅酸盐水泥；所述银颗粒的粒径≤20μm，以所述导电粉的总量为基准，所述银颗粒的含量为70-80重量％，所述玻璃粉的含量为2-15重量％，所述硅酸盐水泥的含量为5-23重量％。还公开了一种导电银浆，其特征在于，所述导电银浆包括导电粉以及溶剂混合而成，所述导电粉为权利要求1-5中任意一项所述的导电粉，所述溶剂为水和乙醇的混合物，所述导电粉、水以及乙醇的重量比为1∶0.2-0.3∶0.02-0.05。本发明的导电粉保存时间长；本发明的导电银浆，更加环保健康；由导电银浆制得的导电线路不易从承印物上脱落。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制备导电银浆的导电粉及导电银浆。
背景技术
导电银浆作为一种电子材料，在导电领域的应用日趋广泛。在太阳能电池及电容电极的应用中需要高温烧结型的导电银浆。传统高温烧结型导电银浆由导电相银、粘结相玻璃、有机载体(树脂+有机溶剂)组成，其原理是通过有机载体使导电银浆能够在低温时具有印刷适应性，并通过树脂粘附在承印物表面，高温烧结时树脂和有机溶剂挥发，玻璃相熔化成为粘结相将导电相粘结导通并附着在承印物上形成导电通路。此种导电银浆在印刷及烧结过程中有机物的挥发会造成环境污染并对人身体造成危害，并且有些时候会出现有机物挥发完成之后玻璃相尚未开始融化，导致由导电银浆获得的导电线路从承印物上脱落，使导电线路报废。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中高温烧结型导电银浆在印刷及烧结过程中造成环境污染并对人身体造成危害，由导电银浆获得的导电线路易从承印物上脱落的缺陷，提供一种新的用于制备导电银浆的导电粉及导电银浆。
本发明的发明人在研究中意外发现，用硅酸盐水泥替代现有高温烧结型导电银浆中的有机载体，制成导电粉，将该导电粉与水和乙醇按特定比例混合制成导电银浆，该导电银浆在印刷及烧结过程中可极大减少对环境的污染和对人体的危害，且由该导电银浆获得的导电线路不易从承印物上脱落。因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种用于制备导电银浆的导电粉，其特征在于，所述导电粉含有银颗粒、玻璃粉、硅酸盐水泥；所述银颗粒的粒径≤20μm，以所述导电粉的总量为基准，所述银颗粒的含量为70-80重量％，所述玻璃粉的含量为2-15重量％，所述硅酸盐水泥的含量为5-23重量％。
优选地，所述银颗粒的粒径为0.5-20μm。
所述硅酸盐水泥的硬度优选为32.5-52.5，进一步优选为42.5。
另一方面，本发明提供了一种导电银浆，其特征在于，所述导电银浆包括导电粉以及溶剂混合而成；所述导电粉为如上所述的导电粉，所述溶剂为水和乙醇的混合物；所述导电粉、水以及乙醇的重量比为1∶0.2-0.3∶0.02-0.05。
优选地，所述导电银浆还包括添加剂，所述添加剂包含触变剂、增塑剂、流平剂、增稠剂和纤维；以所述导电粉的重量为基准，所述添加剂的添加量为0.5-5重量％。
本发明的导电粉以干粉料的形式储存，具有长时间保存而不变质的特性；本发明的导电银浆，在烧结的过程中只有水及少量添加剂的挥发，比传统导电银浆大量的有机树脂及溶剂的挥发更加环保健康；导电银浆中的硅酸盐水泥从低温到高温能提供持续的粘结性能，因此不会出现传统导电银浆低温粘结相与高温粘结相衔接不上而导致导电线路从承印物上脱落的问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
一方面，本发明提供了一种用于制备导电银浆的导电粉，其特征在于，所述导电粉含有银颗粒、玻璃粉、硅酸盐水泥；所述银颗粒的粒径≤20μm，以所述导电粉的总量为基准，所述银颗粒的含量为70-80重量％，所述玻璃粉的含量为2-15重量％，所述硅酸盐水泥的含量为5-23重量％。
本发明中，为了在制备导电线路时采用常用的丝网印刷的方式进行印刷，银颗粒的粒径优选为0.5-20μm。
根据本发明，尽管该导电粉含有银颗粒、玻璃粉和硅酸盐水泥，银颗粒的粒径≤20μm，以导电粉的总量为基准，银颗粒的含量为70-80重量％，玻璃粉的含量为2-15重量％，硅酸盐水泥的含量为5-23重量％，即可实现本发明的目的，即更加环保健康，导电线路不易从承印物上脱落。但优选情况下，硅酸盐水泥的硬度为32.5-52.5，进一步优选为42.5，可进一步提高导电粉与承印物的粘结力。
本发明中，为了使导电粉各成分更均匀地混合在一起，玻璃粉的粒径优选为1-20μm，软化温度优选为450-550℃。
另一方面，本发明提供了一种导电银浆，该导电银浆包括导电粉以及溶剂混合而成；导电粉为如上所述的导电粉，溶剂为水和乙醇的混合物；导电粉、水以及乙醇的重量比为1∶0.2-0.3∶0.02-0.05。
为了进一步提高导电银浆的印刷适应性，优选情况下，导电银浆还包括添加剂，添加剂包含触变剂、增塑剂、流平剂、增稠剂和纤维；以导电粉的重量为基准，添加剂的添加量为0.5-5重量％。
本发明中，为了更进一步提高导电粉的印刷适应性，触变剂优选为粒径为5-50nm的二氧化硅；增塑剂优选为磷酸二乙酯；流平剂优选为丙烯酸甲酯；增稠剂优选为羟丙基甲基纤维素；纤维优选为碳纤维，碳纤维的长度优选为1-3μm，直径优选为0.05-0.5μm。
本发明中，以添加剂的总量为基准，触变剂的含量优选为30-60重量％，增塑剂的含量优选为7.5-15重量％，流平剂的含量优选为7.5-15重量％，增稠剂的含量优选为7.5-30重量％，纤维的含量优选为15-30重量％。
在采用本发明的导电银浆制备导电线路板时，将导电银浆印刷到承印物表面，然后优选升温至600-800℃下固化1-3h形成导电线路。
本发明中，对于印刷的方式无特殊要求，可以采用本领域常用的各种印刷方式，例如丝网印刷。
导电线路板的导电线路的布线宽度优选为0.5-1.0mm，布线间距优选为0.5-1.5mm。
本领域技术人员应该理解的是，在承印物表面印刷的导电线路所占的面积及导线线路的图案可根据具体需要而定。
本发明中，对于承印物无特殊要求，可以采用本领域常用的各种承印物，例如陶瓷基片。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
实施例
以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。
在下述实施例和对比例中：
布线宽度和布线间距在显微镜下观察测量。
电阻率采用苏州晶格电子有限公司的ST2253型数字式四探针测试仪测定。
实施例1
该实施例用于说明采用本发明的导电银浆制备导电线路板。
将粒径为1-5μm的银颗粒70kg、粒径为1-5μm软化温度为500℃的玻璃粉12kg、硬度为42.5的硅酸盐水泥18kg在混料机中混合均匀得到导电粉，并将得到的导电粉与粒径为15-30nm的二氧化硅1.5kg、磷酸二乙酯0.5kg、丙烯酸甲酯0.5kg、羟丙基甲基纤维素1kg、碳纤维(长度为2μm，直径为0.2μm)1kg、25kg水及5kg乙醇在搅拌机中搅拌成浆体状态得到导电银浆，将得到的导电银浆用丝网印刷的方式印刷到陶瓷基片上，然后升温至700℃下固化2h形成导电线路，从而得到导电线路板。测得导电线路的布线宽度为0.5mm，布线间距为0.5mm，电阻率为4×10-5Ω·m。
按照上述方式批量生产导电线路板1000块，导电线路与陶瓷基片结合良好，无脱落，成品率100％。
实施例2
该实施例用于说明采用本发明的导电银浆制备导电线路板。
将粒径为5-10μm的银颗粒80kg、粒径为5-10μm软化温度为450℃的玻璃粉15kg、硬度为42.5的硅酸盐水泥5kg在混料机中混合均匀得到导电粉，并将得到的导电粉与粒径为30-50nm的二氧化硅2kg、磷酸二乙酯0.5kg、丙烯酸甲酯0.5kg、羟丙基甲基纤维素1.0kg、碳纤维(长度为1μm，直径为0.05μm)1.0kg、20kg水及2kg乙醇在搅拌机中搅拌成浆体状态得到导电银浆，将得到的导电银浆用丝网印刷的方式印刷到陶瓷基片上，然后升温至600℃下固化3h形成导电线路，从而得到导电线路板。测得导电线路的布线宽度为0.8mm，布线间距为1.0mm，电阻率为1×10-6Ω·m。
按照上述方式批量生产导电线路板1000块，导电线路与陶瓷基片结合良好，无脱落，成品率100％。
实施例3
该实施例用于说明采用本发明的导电银浆制备导电线路板。
将粒径为10-20μm的银颗粒75kg、粒径为10-20μm软化温度为550℃的玻璃粉2kg、硬度为42.5的硅酸盐水泥23kg在混料机中混合均匀得到导电粉，并将得到的导电粉与粒径为5-15nm的二氧化硅0.3kg、磷酸二乙酯0.04kg、丙烯酸甲酯0.04kg、羟丙基甲基纤维素0.06kg、碳纤维(长度为2μm，直径为0.5μm)0.06kg、30kg水及3kg乙醇在搅拌机中搅拌成浆体状态得到导电银浆，将得到的导电银浆用丝网印刷的方式印刷到陶瓷基片上，然后升温至800℃下固化1h形成导电线路，从而得到导电线路板。测得导电线路的布线宽度为1.0mm，布线间距为1.5mm，电阻率为0.8×10-6Ω·m。
按照上述方式批量生产导电线路板1000块，导电线路与陶瓷基片结合良好，无脱落，成品率100％。
实施例4
按照实施例1的方法制备导电线路板，不同的是，在制备导电银浆时仅将导电粉与水和乙醇在搅拌机中搅拌成浆体状态，而不添加添加剂。测得导电线路的布线宽度为0.8mm，布线间距为1.0mm，电阻率为4.9×10-5Ω·m。
按照上述方式批量生产导电线路板1000块，导电线路与陶瓷基片结合良好，无脱落，成品率100％。
对比例1
将粒径为1-5μm的银颗粒70kg、粒径为1-5μm软化温度为500℃的玻璃粉12kg、18kg环氧树脂混合均匀得到导电银浆，将得到的导电银浆用丝网印刷的方式印刷到陶瓷基片上，然后升温至700℃下固化2h形成导电线路，从而得到导电线路板。测得导电线路的布线宽度为0.5mm，布线间距为0.5mm，电阻率为3.8×10-5Ω·m。
按照上述方式批量生产导电线路板1000块，有144块电路板的导电线路从承印物上脱落，成品率85.6％。
从上述实施例及对比例中可以看出，本发明提供的导电银浆制备的导电线路具有导电的功能且导电线路不易从承印物上脱落。
本发明的导电粉以干粉料的形式储存，具有长时间保存而不变质的特性；本发明的导电银浆，在烧结的过程中只有水及少量添加剂的挥发，比传统导电银浆大量的有机树脂及溶剂的挥发更加环保健康；导电银浆中的硅酸盐水泥从低温到高温能提供持续的粘结性能，因此不会出现传统导电银浆低温粘结相与高温粘结相衔接不上而导致导电线路从承印物上脱落的问题。
Claims (12)
1.一种用于制备导电银浆的导电粉，其特征在于，所述导电粉含有银颗粒、玻璃粉、硅酸盐水泥；所述银颗粒的粒径≤20μm，以所述导电粉的总量为基准，所述银颗粒的含量为70-80重量％，所述玻璃粉的含量为2-15重量％，所述硅酸盐水泥的含量为5-23重量％，所述硅酸盐水泥的硬度为32.5-52.5，所述玻璃粉的粒径为1-20μm，软化温度为450-550℃。
2.根据权利要求1所述的导电粉，其中，所述银颗粒的粒径为0.5-20μm。
3.根据权利要求1所述的导电粉，其中，所述硅酸盐水泥的硬度为42.5。
4.一种导电银浆，其特征在于，所述导电银浆包括导电粉以及溶剂混合而成；所述导电粉为权利要求1-3中任意一项所述的导电粉，所述溶剂为水和乙醇的混合物；所述导电粉、水以及乙醇的重量比为1:0.2-0.3:0.02-0.05。
5.根据权利要求4所述的导电银浆，其中，所述导电银浆还包括添加剂，所述添加剂包含触变剂、增塑剂、流平剂、增稠剂和纤维；以所述导电粉的重量为基准，所述添加剂的添加量为0.5-5重量％。
6.根据权利要求5所述的导电银浆，其中，所述触变剂为粒径为5-50nm的二氧化硅。
7.根据权利要求5所述的导电银浆，其中，所述增塑剂为磷酸二乙酯。
8.根据权利要求5所述的导电银浆，其中，所述流平剂为丙烯酸甲酯。
9.根据权利要求5所述的导电银浆，其中，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素。
10.根据权利要求5所述的导电银浆，其中，所述纤维为碳纤维。
11.根据权利要求10所述的导电银浆，其中，所述碳纤维的长度为1-3μm，直径为0.05-0.5μm。
12.根据权利要求5-11中任意一项所述的导电银浆，其中，以所述添加剂的总量为基准，所述触变剂的含量为30-60重量％，所述增塑剂的含量为7.5-15重量％，所述流平剂的含量为7.5-15重量％，所述增稠剂的含量为7.5-30重量％，所述纤维的含量为15-30重量％。
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