CN103187115B - 一种低温固化型的导电浆料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低温固化型的导电浆料，其包括导电相、有机粘结相、有机溶剂；还包括可再分散性乳胶粉和水。另外，本发明还提供上述低温固化型的导电浆料的制备方法，其包括以下步骤：将导电相、有机粘结相、有机溶剂按照配比混合均匀，形成浆料；将可再分散性乳胶粉与水按照配比混合均匀，形成乳液；然后将所述乳液与所述浆料按照配比混合均匀。本发明提供的低温固化型的导电浆料粘结性强、抗裂性能好。

Description

一种低温固化型的导电浆料

技术领域

本发明涉及一种导电浆料，尤其涉及一种低温固化型的导电浆料。

背景技术

导电浆料作为一种电子材料，在导电领域的应用日趋广泛。现有技术中的导电浆料一般包括导电相、有机粘结相及有机溶剂。其中导电相为导电浆料的主要成分，提供导电浆料的导电性。有机粘结相为导电相的载体，即导电相作为分散相悬浮在有机粘结相中；有机溶剂是用来溶解有机粘结相，使导电相充分分散，同时调节粘度和干燥速度。导电浆料一般是通过丝网印刷的方式印刷到基材之后，再加以干燥固化，以形成固态电路。但传统的导电浆料在制成导电线路固化后，粘附力不强，容易从承印物上脱落，且因为变形而导致开裂，这些现象的出现都将导致导电线路不能正常工作，影响导电浆料性能的发挥及使用寿命。

发明内容

本发明为解决现有导电浆料粘结性弱、抗裂性能差的技术问题，提供一种粘结性强、抗裂性能好的低温固化型的导电浆料。

一种低温固化型的导电浆料，其包括导电相、有机粘结相、有机溶剂；还包括可再分散性乳胶粉和水。

另外，本发明还提供一种上述低温固化型的导电浆料的制备方法，其包括以下步骤：

（1）将导电相、有机粘结相、有机溶剂按照配比混合均匀，形成浆料；

（2）将可再分散性乳胶粉与水按照配比混合均匀，形成乳液；

（3）将所述乳液与所述浆料按照配比混合均匀。

根据本发明提供的低温固化型的导电浆料，其中包含可再分散性乳胶粉，可再分散性乳胶粉具有良好的可再分散性，与水接触时能重新分散成乳液；而且，由于水与醇能很好的互溶，在搅拌的情况下乳液能很好的分散在导电浆料中；印刷至基板并经过干燥固化后，待水干燥蒸发后可再分散性乳胶粉能够形成粘结性好、柔韧性强的膜层，该膜层与导电浆料中有机粘结相形成的膜层交织穿插，形成网络结构，能够显著改善导电浆料固化后的附着力及抗裂性能。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施方式和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式和实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种低温固化型的导电浆料，其包括导电相、有机粘结相、有机溶剂；还包括可再分散性乳胶粉和水。

在本发明的低温固化型的导电浆料中，其各组分及含量优选为：65—75wt%的导电相、15—21wt%的有机溶剂，6—14wt%的有机粘结相、0.5—1.5wt%的可再分散性乳胶粉以及0.5—1.5wt%的水。在此配比范围内，低温固化型的导电浆料的附着力及抗裂性能更优。

本领域技术人员了解，导电浆料中的导电相一般为颗粒状或片状的导电性能好的金属或合金粉末。在本发明中，导电相优选为银颗粒、金颗粒、铜颗粒、钯颗粒和铂颗粒中的一种或多种。更优选的，导电相颗粒的平均粒径为1~10μm，在此粒径范围内，导电相颗粒之间的接触面积适中，能够烧结致密，导电性能好；同时能保证有机粘结相对其形成有效包覆，具有良好的附着力。

可再分散性乳胶粉为本领域技术人员所公知，一般为聚合物乳液经过喷雾干燥或其他手段得到的水溶性的粉末颗粒，它与水按一定比例混合后可再次形成稳定、性质与原乳液基本相同的聚合物乳液。在本发明中，可再分散性乳胶粉可以选用市场上常见的单组份的均聚物，如聚醋酸乙烯酯。

优选的，本发明的可再分散性乳胶粉为醋酸乙烯酯与叔碳酸乙烯酯或乙烯或丙烯酸酯的二元或三元共聚物，即醋酸乙烯酯为必要单体，其与叔碳酸乙烯酯、乙烯或丙烯酸酯中的一种或两种单体发生聚合反应，形成二元或三元共聚物。例如醋酸乙烯酯与乙烯的二元共聚物，其具有良好的耐水性和耐碱性；又例如醋酸乙烯酯与叔碳酸乙烯酯的二元共聚物，其具有良好的抗氧化性和耐候性；再如醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯与丙烯酸酯的三元共聚物，其附着力大、抗冲击能力强。

本发明选用的醋酸乙烯酯与叔碳酸乙烯酯或乙烯或丙烯酸酯的二元或三元共聚物，其形成的可再分散性乳胶粉具有更好的可再分散性，与水接触时重新分散成乳液，待乳液逐渐干燥，能够形成连续的膜层，该膜层粘结性更强；柔韧性更佳，不易开裂。

根据本发明提供的低温固化型的导电浆料，其可再分散性乳胶粉为颗粒状，其平均粒径优选为10—400μm，更优选的，平均粒径10—200μm。在此粒径范围内的可再分散性乳胶粉在水中具有良好的分散性，不会发生团聚现象；且其融于水形成的乳液具有良好的流动性。同样，堆积密度优选为300-600g/l，更优选为400-500g/l。可再分散性乳胶粉的成膜温度优选为0-40℃，更优选为20-40℃，以保证其在生产中具有良好的成膜效果。

本领域技术人员清楚，在导电浆料中，有机粘结相为导电相的载体，有机溶剂用于溶解有机粘结相，以使导电相分散均匀，同时调节导电浆料的粘度。在本发明中，有机溶剂的含量优选为15—21wt%，有机粘结相的含量优选为6—14wt%。在此配比范围内，导电浆料的粘度适中，具有较好的流动性，适合丝网印刷；同时，导电浆料能顺利通过网孔，并在印刷后能使浆料保持好的形态。其中，有机粘结相优选为聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、环氧树脂、聚酯、苯氧树脂、酚醛树脂中的一种或多种；有机溶剂优选为醇类有机溶剂。醇类有机溶剂具有良好的润湿性和挥发性，有利于均匀的分散导电相而不产生团聚和沉淀；同时，醇类有机溶剂的挥发具有层次性而不是集中在某一温度范围，以避免出现空隙和裂纹。更优选的，有机溶剂为乙醇、丙醇、卡必醇中的一种或几种。

作为进一步改进，可在导电浆料中添加一定量的添加剂，以提高导电浆料的性能。优选的，所述添加剂为流平剂、增稠剂和触变剂中的一种或多种；以本发明中的导电浆料的质量为基准，添加剂的含量优选为1—5wt%。

在本发明中，流平剂优选为丙烯酸类流平剂（如纯丙烯酸流平剂、改性丙烯酸流平剂）、有机硅类流平剂（如聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷）、氟碳化合物流平剂中的一种或几种，其有利于导电浆料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。增稠剂优选为脂肪酸钠、磷酸三钙中的一种或几种，其能够改善导电浆料的粘稠度。触变剂优选为氢化蓖麻油、树胶、淀粉中的一种或几种，其能够提高导电浆料的触变性，使导电浆料在静止时有较高的稠度，在外力作用下又能变成低稠度流体的物质。

根据本发明提供的低温固化型的导电浆料中，可在分散性乳胶粉需先溶解于水，形成乳液；再将乳液与其他成分混合。其中可再分散性乳胶粉与水的质量比优选为1：0.8~1：1.5，以使可再分散性乳胶粉溶于水后具有适宜的粘度，成膜性能佳。

根据本发明提供的低温固化型的导电浆料，其含有可再分散性乳胶粉，其先溶于水中，形成乳液。由于水与醇能很好的互溶，在搅拌的情况下，乳液能够很好的分散在导电浆料中，保证了可再分散性乳胶粉在导电浆料中的均匀分散。将本发明提供的低温固化型的导电浆料印刷至基板并经过干燥固化后，待水干燥蒸发完全，其中的有机粘结相形成连续的膜层结构，可再分散性乳胶粉也能够形成粘结性好、柔韧性强的膜层，上述的两种膜层之间交织穿插，形成网络结构，能够显著改善导电浆料固化后的附着力及抗裂性能。

一种制备上述低温固化型的导电浆料的方法，其包括以下步骤：

（1）将导电相、有机粘结相、有机溶剂按照配比混合均匀，形成浆料；

（2）将可再分散性乳胶粉与水按照配比混合均匀，形成乳液；

（3）将所述乳液与所述浆料按照配比混合均匀。

本发明优选的具体制备操作可以为：将有机载体、导电相及添加剂按照配比在混料机中混合均匀，形成浆料；将可再分散性乳胶粉按照配比加入水中，通过搅拌机搅拌至形成乳液；然后将制得的乳液按照配比加入到制得的浆料中，充分搅拌至均匀混合即可得到本发明的低温固化型的导电浆料。

下面通过具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

实施例1

将750g平均粒径为1μm的银颗粒、150g卡必醇、60g环氧树脂及20g添加剂（10g纯丙烯酸流平剂、5g脂肪酸钠增稠剂及5g淀粉触变剂）在混料机中混合均匀制成混合液。

将10g可再分散性乳胶粉（平均粒径为20μm，堆积密度为350 g/l，成膜温度20℃的醋酸乙烯酯与乙烯的二元共聚物）与10g水在搅拌机中搅拌均匀制成乳液。

将上述乳液加入上述混合液中，充分搅拌至均匀，形成导电浆料A1。

实施例2

将700g平均粒径为5μm的铂颗粒、165g丙醇、100g聚甲基丙烯酸酯及10g添加剂（等量的聚甲基烷基硅氧烷流平剂和氢化蓖麻油触变剂）在混料机中混合均匀制成混合液。

将10g可再分散性乳胶粉（平均粒径为150μm，堆积密度为400 g/l，成膜温度40℃的醋酸乙烯酯与叔碳酸乙烯酯的二元共聚物）与15g水在搅拌机中搅拌均匀制成乳液。

将上述乳液加入上述混合液中，充分搅拌至均匀，形成导电浆料A2。

实施例3

将650g平均粒径为10μm的金颗粒、210g乙醇、72g酚醛树脂及50g添加剂（等量磷酸三钙增稠剂和树胶触变剂）在混料机中混合均匀制成混合液。

将10g可再分散性乳胶粉（平均粒径为200μm，堆积密度为500 g/l，成膜温度30℃的醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯与丙烯酸酯的三元共聚物）与8g水在搅拌机中搅拌均匀制成乳液。

将上述乳液加入上述混合液中，充分搅拌至均匀，形成导电浆料A3。

实施例4

将700g平均粒径为1μm的银颗粒、210g卡必醇、70g环氧树脂在混料机中混合均匀制成混合液。

将10g可再分散性乳胶粉（平均粒径为20μm，堆积密度为350 g/l，成膜温度20℃的醋酸乙烯酯与乙烯的二元共聚物）与10g水在搅拌机中搅拌均匀制成乳液。

将上述乳液加入上述混合液中，充分搅拌至均匀，形成导电浆料A4。

实施例5

将750g平均粒径为1μm的银颗粒、150g卡必醇、60g环氧树脂在混料机中混合均匀制成混合液。

将15g可再分散性乳胶粉（平均粒径为20μm，堆积密度为350 g/l，成膜温度20℃的醋酸乙烯酯与乙烯的二元共聚物）与12g水在搅拌机中搅拌均匀制成乳液。

将上述乳液加入上述混合液中，充分搅拌至均匀，形成导电浆料A5。

实施例6

将650g平均粒径为1μm的银颗粒、198g卡必醇、140g环氧树脂在混料机中混合均匀制成混合液。

将5g可再分散性乳胶粉（平均粒径为20μm，堆积密度为350 g/l，成膜温度20℃的醋酸乙烯酯与乙烯的二元共聚物）与7g水在搅拌机中搅拌均匀制成乳液。

将上述乳液加入上述混合液中，充分搅拌至均匀，形成导电浆料A6。

对比例

700g平均粒径为1μm的银颗粒、165g卡必醇、105g环氧树脂及30g添加剂（等量纯丙烯酸流平剂、脂肪酸钠增稠剂及淀粉触变剂）在混料机中混合均匀制成导电浆料AC1。

性能测试

将上述导电浆料A1、A2、A3、A4、A5、A6以及AC1分别用丝网印刷方式印刷至承印物上，加热固化形成所需导电线路样品；并对其分别进行附着力测试和抗裂性测试。其中，附着力测试的试验方法参照GB/T 17473.4-2008，抗裂性测试的试验方法参照JC/T 951-2005。

导电浆料	附着力（N/mm2）	开裂指数（mm）
			A1	70	0.002
A2	65	0.003
			A3	78	0.001
A4	68	0.002
			A5	75	0.001
A6	70	0.003
			AC1	54	0.08

分别对比实施例和对比例，可以明显看出，根据本发明提供的低温固化型的导电浆料，加热固化形成线路后，其附着力远远大于传统的导电浆料（AC1），同时其开裂指数也明显低于传统导电浆料（AC1），即本发明提供的低温固化型的导电浆料加热固化形成线路后的附着力大，抗开裂性能好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种低温固化型的导电浆料，其包括导电相、有机粘结相、有机溶剂；其特征在于：还包括可再分散性乳胶粉和水；其含量分别为：65—75wt%的导电相、15—21wt%的有机溶剂、6—14wt%的有机粘结相、0.5—1.5wt%的可再分散性乳胶粉以及0.5—1.5wt%的水。

2.根据权利要求1所述的低温固化型的导电浆料，其特征在于，所述可再分散性乳胶粉为以醋酸乙烯酯为必要单体，所述醋酸乙烯酯与叔碳酸乙烯酯、乙烯或丙烯酸酯中的一种或两种单体发生聚合反应，形成的二元或三元共聚物。

3.根据权利要求1所述的低温固化型的导电浆料，其特征在于，可再分散性乳胶粉的堆积密度为300-600g/l。

4.根据权利要求1所述的低温固化型的导电浆料，其特征在于，可再分散性乳胶粉的平均粒径为10—400μm。

5.根据权利要求1所述的低温固化型的导电浆料，其特征在于，可再分散性乳胶粉的成膜温度为0~40℃。

6.根据权利要求1所述的低温固化型的导电浆料，其特征在于，所述可再分散性乳胶粉与水的质量比为1：0.8~1：1.5。

7.根据权利要求1所述的低温固化型的导电浆料，其特征在于，所述导电相为银颗粒、金颗粒、铜颗粒、钯颗粒和铂颗粒中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的低温固化型的导电浆料，其特征在于，所述导电相的平均粒径为1~10μm。

9.根据权利要求1所述的低温固化型的导电浆料，其特征在于，所述有机粘结相为聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、环氧树脂、聚酯、苯氧树脂、酚醛树脂中的一种或多种；所述有机溶剂为乙醇、丙醇、卡必醇中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的低温固化型的导电浆料，其特征在于，还包括添加剂，所述添加剂为流平剂、增稠剂和触变剂中的一种或几种。

11.根据权利要求10所述的低温固化型的导电浆料，其特征在于，以导电浆料的质量为基准，所述添加剂的含量为1—5wt%。

12.根据权利要求10所述的低温固化型的导电浆料，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸类流平剂、有机硅类流平剂、氟碳化合物类流平剂中的一种或几种；所述增稠剂为脂肪酸钠、磷酸三钙中的一种或几种；所述触变剂为氢化蓖麻油、树胶、淀粉中的一种或几种。

13.一种权利要求1所述的低温固化型的导电浆料的制备方法，其特征在于：

（1）将导电相、有机粘结相、有机溶剂按照配比混合均匀，形成浆料；

（2）将可再分散性乳胶粉与水按照配比混合均匀，形成乳液；

（3）将所述乳液与所述浆料按照配比混合均匀。