CN103680764A

CN103680764A - 一种导电复合体的制作方法

Info

Publication number: CN103680764A
Application number: CN201310672412.5A
Authority: CN
Inventors: 童华东
Original assignee: Dongguan Guanghaida Rubber & Plastic Co Ltd
Current assignee: Dongguan Guanghaida Rubber & Plastic Co Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明涉及一种导电复合体的制作方法。目的在于提供一种无机基板与铜层的粘结材料，提高其粘合性与导电性。基板上至少有一部分附着有Ni金属粒子及其氧化物，其上方涂布有铜氧化物或有机酸铜等含铜墨水形成的线路，基板与含铜线路充分接触，从而使基板上电极和线路实现无阻碍的导通，包括如下步骤：在基板上附上粘结层，然后涂布含铜墨水或浆料，所述粘结层包括Ni和Ag金属粒子及其氧化物的混合，热塑性或热固性树脂、固化剂、分散剂，其中Ag与Ni两种元素的比例不低于1:20。

Description

一种导电复合体的制作方法

技术领域

本发明涉及一种导电复合体的制作方法。

背景技术

近年来，印刷电路的方式具有低能耗、低成本、高产量、适应生产需求的优点，这种成型方式中，使用含有金属元素的墨水或者浆料印刷成型后，被印刷上去的墨水或者浆料即可得到带有金属导电性的线路结构。

以往的方法中，使用的是片状的铜或银、热塑性树脂或热固性树脂制成的的粘合剂、有机溶剂、固化剂及催化剂一同混合的金属浆料。这种金属浆料在基材和印刷设备的配合下进行涂布，常温干燥或者加热至150℃将粘合剂用的树脂固化，即可作为导电性覆膜。这种方法制得的导电性覆膜，内部的金属粒子只有一部分能够通过物理接触相互导通，而固化树脂本身就决定了导电层的强度及其与基板的粘合性。

但是，通过这种金属浆料制成的导电性覆膜，通过粒子间的物理接触进行导通，同时一部分金属粒子之间的残存的粘合剂会阻碍其接触。因此这种方法制的的导电性覆膜，按照制作方法的不同，其作为导电性指标的体积电阻率落在10^-6～10^-7Ω·m的范围内，比较而言，是金属铜或银本身体积电阻率16×10^-9、17×10^-9Ω·m的几十倍，金属膜无论如何也达不到这个值。而且，以往的含银浆料中，银粒子的存在方式为1μm～100μm之间的片状体，理论上来说印刷出片状银粒子直径以下的导线截面宽度的电路是不可能的，从这一点来看以往的银粒子不适宜用作微型电路结构。

为了克服含铜或银浆料的缺点，研发出了用金属纳米粒子进行电路结构成型的方法，得出了利用金或银的纳米粒子的实施方法。然而使用金或银这种贵金属纳米粒子的时候，材料本身的高价格就会导致高精度的印刷用分散剂的单价过高，就会形成使其无法作为常用品大面积普及的经济上的壁垒。进一步地，银纳米粒子制的的线路的截面及间距过小，容易相互接触，因此出现了电迁移导致线路间的绝缘性能低下的缺点。

另外，作为线路成型用的金属纳米粒子分散剂，一些人希望能利用电迁移现象较少，而且与金银相比材料本身价格相对廉价的铜。铜作为分散剂使用时，与其作为片状金属和树脂粘合剂混合成浆料时不同，金属纳米粒子分散剂的铜层与设置有电极的玻璃、陶瓷等无机板材或与铟锡铝等的纳米金属氧化物表面的基板复合时无法充分接触。

为了提升粘结性能，人们考虑向浆料中添加树脂，但是添加了树脂后导体成型时金属粒子之间有树脂间隔，妨碍金属纳米粒子之间的接触和融合，结果导体层的体积电阻率反而增加，导电性更为低下。

这样一来，设有电极的无机板材或氧化物表面的基板等无机材料与铜层的粘合方法就有所欠缺，为了解决这个问题就需要兼备与铜层和基板两者粘合性能的适宜的粘结材料，还要解决铜层与基板间存在粘结材料产生的电阻。解决上述问题，就需要一种兼备与铜层和基板两者粘合性能的适宜的粘结材料，而且该材料应当不会妨碍铜层与附着的电极间的电联接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无机基板与铜层的粘结材料，提高其粘合性与导电性。

本发明中，基板上至少有一部分附着有Ni金属粒子及其氧化物，其上方涂布有铜氧化物或有机酸铜等含铜墨水形成的线路，基板与含铜线路充分接触，从而使基板上电极和线路实现无阻碍的导通，具体是通过以下技术方案实现的：

一种导电复合体的制作方法，包括如下步骤：在基板上附上粘结层，然后涂布含铜墨水或浆料，所述粘结层包括Ni和Ag金属粒子及其氧化物的混合，热塑性或热固性树脂、固化剂、分散剂，其中Ag与Ni两种元素的比例不低于1:20。

进一步地，所述热塑性树脂为聚乙烯。

进一步地，所述热固性树脂为环氧树脂。

进一步地，所述分散剂为硬脂酸镁。

进一步地，所述固化剂为乙烯基三胺。

进一步地，Ag或Ni粒子及其氧化物的粒子平均直径介于1nm～100nm之间。

进一步地，所述金属粒子表面氧化率为30%。

进一步地，如果所述粘结层的表面氧化率不足，还包括一对表面氧化处理的步骤。

本发明的有益效果在于将在具体实施方式部分结合具体数据一并详述。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步阐述：

所述粘结材料包括Ni与Ag金属粒子及其氧化物的混合，同时添加有热塑性树脂（如聚乙烯）或热固性树脂（如环氧树脂）制成的的粘合剂、少量有机溶剂（如丙酮）、固化剂（如乙烯基三胺）、分散剂（如硬脂酸镁）一同混合的金属浆料，为了使所述氧化物至少覆盖在所述粘结材料的一部分表面上，如粘结材料表面氧化物偏少时可以在粘结材料制成后再对表面适当氧化处理，该粘结材料其用于和无机基板及铜层进行接触，在所述粘结材料中，Ag与Ni两种元素的配比不低于1:20。一般而言，我们选取的Ag或Ni粒子及其氧化物的粒子平均直径介于1nm～100nm之间。

使用了上述粘结材料，其涂布与基板上方，然后将铜层涂布于粘结材料上方即可制成印刷电路板。

上述印刷电路板的制造方法如下：（1）将上述粘结材料涂布于无机基板上；（2）在上述粘结材料上涂布含浆料；（3）在120℃的温度下将含铜墨水固化成型，此时有机溶剂大部分会挥发。

上述印刷电路板按照需要添加好绝缘层、触脚及各功能区域即可制配线基板用于电子产品的装配。

上述的复合层的体积电阻率为1.5×10^-8～6.0×10^-8Ω·m，具体的数据随原料配比如下，详见下表：

编号	Ag/Ni比例	粒子平均直径	表面氧化物覆盖率	体积电阻率
					1	1:1	1nm	30%	1.5×10^-8
2	1:5	35nm	30%	1.8×10^-8
					3	1:10	100nm	30%	2.5×10^-8
4	1:15	1nm	30%	4.1×10^-8
					5	1:20	60nm	30%	6.5×10^-8
6	1:25	23nm	30%	1.0×10^-7
					7	1:10	60nm	10%	2.6×10^-8
8	1:10	77nm	30%	1.8×10^-8
					9	1:10	52nm	50%	2.4×10^-8

从以上数据可以看出，银的含量越高，体积电阻率越小，但是银作为贵金属不适宜添加过多，当银的比例过小时，其电导率逐渐增大，到实施例6的情况中银含量过少，其实施效果基本和现有技术等同了，氧化物表面覆盖率在30%左右时较为合理，过大或过小均不利于导电。

我们将上述粘结材料附于基板上，之后在其上方涂布含铜墨水即可形成导电复合体。

将该导电性复合体设置于电联接接口处可以制得配线基板，也可以直接在电连接接口制作时附上上述粘结材料及铜层制成电连接器，其电导性良好，成本也不会大幅提高。

根据以上说明书对本专利做出的详细说明，其目的在于便于本领域技术人员更好的理解本专利的应用方式和范围，并不能理解为对本发明的限制，结合以上内容及本领域的一般知识，在不脱离本专利的宗旨的前提下，本领域技术人员对本专利文件中记载的技术方案做出的等同替换方案依然落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种导电复合体的制作方法，包括如下步骤：在基板上附上粘结层，然后涂布含铜墨水或浆料，所述粘结层包括Ni和Ag金属粒子及其氧化物的混合，热塑性或热固性树脂、固化剂、分散剂，其中Ag与Ni两种元素的比例不低于1:20。

2.根据权利要求1所述的到点复合体的制作方法，其特征在于：所述热塑性树脂为聚乙烯。

3.根据权利要求1所述的到点复合体的制作方法，其特征在于：所述热固性树脂为环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的到点复合体的制作方法，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸镁。

5.根据权利要求1所述的到点复合体的制作方法，其特征在于：所述固化剂为乙烯基三胺。

6.根据权利要求1所述的到点复合体的制作方法，其特征在于：Ag或Ni粒子及其氧化物的粒子平均直径介于1nm～100nm之间。

7.根据权利要求1所述的到点复合体的制作方法，其特征在于：所述金属粒子表面氧化率为30%。

8.根据权利要求7所述的到点复合体的制作方法，其特征在于：如果所述粘结层的表面氧化率不足，还包括一对表面氧化处理的步骤。