CN104464887B - 一种纳米银线导电银浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明开发了一种纳米银线导电银浆，该纳米银线导电银浆在常规导电银浆上以纳米银线替代银粉，该纳米银线导电银浆由28‑32wt％导电银线，25‑40wt％的树脂，20‑30wt％有机溶剂，1‑10wt％玻璃粉以及1‑10wt％添加剂组成。少量的纳米银线代替常规导电银浆中的65‑75wt％银粉，不仅降低了成本，而且纳米银线可形成良好的导电网络以降低电阻提高其导电性，并且由于金属银含量的减少，所制备的导电银浆的粘结性有所提高。20wt％碳纳米管、20wt％碳纤维、20wt％纳米坡缕石、10wt％聚二醇醚、30wt％钛酸四乙酯的组合添加剂的加入在保障了导电浆料的加工性能的同时，更加优化了导电银浆的导电性能。

Description

一种纳米银线导电银浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种导电银浆，特别涉及一种纳米银线导电银浆及其制备方法。

背景技术

电子浆料一般是由有机载体，功能性粉体和高温下粘结作用的低熔玻璃粉组成，是集电子、化工、冶金于一体并具有很高技术附加值的产品，在电子信息产业进入高速发展阶段的同时，也让电子导电浆料有了长足发展。随着电子元器件向微型化、柔性化发展，传统的微米级导电浆料已不能满足低温烧结和多层布线的要求。导电银浆在太阳能与电子工业方面具有很高的应用价值。银浆是由高纯度(99.9％)的金属银的微粒、粘合剂、溶剂、助剂所组成的一种机械混和物的粘稠状的浆料。导电银浆对其组成物质要求是十分严格的。其品位的高低、含量的多少，以及形状、大小对银浆性能都有着密切关系。

金属银的微粒是导电银浆的主要成份。金属银在浆料中的含量直接与导电性能有关。从某种意义上讲，银的含量高，对提高它的导电性是有益的，但当它的含量超过临界体积浓度时，其导电性并不能提高。一般含银量在80～90％(重量比)时，导电量已达最高值，当含量继续增加，电性不再提高，电阻值呈上升趋势；当含量低于60％时，电阻的变化不稳定。在具体应用中，银浆中银微粒含量既要考虑到稳定的阻值，还要受固化特性、粘接强度、经济性等因素制约，如银微粒含量过高，被连结树脂所裹覆的几率低，固化成膜后银导体的粘接力下降，有银粒脱落的危险。故此，银浆中的银的含量一般在65～75％。

发明内容

如上文所述，为了保障导电银浆的性能，银浆中银的含量在70％左右。但是银在自然界中含量较少，且价格昂贵。在保障导电银浆性能的同时减少金属银的含量来降低成本尤为重要。本发明提供一种纳米银线导电银浆。

本发明的技术方案概述如下：

分别称取28-32wt％导电银线，25-40wt％的树脂，20-30wt％有机溶剂，1-10wt％玻璃粉以及1-10wt％添加剂。上述组分含量总和为100％。将称取的树脂溶解于有机溶剂中于水浴锅中60℃搅拌加热30分钟形成有机载体，向有机载体中加入纳米银线、玻璃粉以及添加剂并且搅拌均匀30分钟。

优选的是，所述的导电银线所述纳米银线由10重量份的还原剂丙三醇、2重量份的聚乙烯吡咯烷酮、1重量份的硝酸银以及1重量份的氯化铵或氟化铵于200℃搅拌加热20-30分钟并对产物采用400目滤网分离过滤所得。

优选的是，所述的树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺。

优选的是，所述的有机溶剂为丁基溶酐乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二甘醇乙醚醋酸酯、异佛尔酮或其组合。

优选的是，所述的添加剂为20wt％碳纳米管、20wt％碳纤维、20wt％纳米坡缕石、10wt％聚二醇醚、30wt％钛酸四乙酯的组合。

有益效果

1)采用纳米银线替代纳米银粉制备导电浆料，降低了银的含量，较少了成本；2)纳米银线较纳米银粉更易于形成导电网络，提高导电浆料的导电性；3)导电浆料中的银的含量的降低提高了导电浆料的粘结性。

导电银浆中金属银的微粒是导电银浆的主要成份。金属银在浆料中的含量直接与导电性能有关。从某种意义上讲，当导电银浆中银含量低于60％时，不易形成良好的导电网络，电阻的变化不稳定。在具体应用中，银浆中银微粒含量既要考虑到稳定的阻值，还要受固化特性、粘接强度、经济性等因素制约，如银微粒含量过高，被连结树脂所裹覆的几率低，固化成膜后银导体的粘接力下降，有银粒脱落的危险。故此，银浆中的银的含量在60～70％是适宜的。采用导电银线取代银粉，以少量的银线可以在导电材料中形成优秀的导电网络，提供优于导电银浆材料的导电性，并且由于导电银线的量较少，保障了纳米银线导电银浆固化成膜后银导体的粘结力优于传统导电银浆中引导体的粘结力。

添加剂加入对导电浆料的加工性能以及固化后的稳定性以及导电性具有很到的影响。纳米银线取代纳米银颗粒使得材料中导电网络的形成更加有利于导电，相对于大量的银粒子，导电银线的覆盖面有所降低，占总比分0.2-2wt％的碳纤维与碳纳米管的加入有效的补全了导电银线形成的导电网络。相同比份的碳纳米管与碳纤维可以在保障材料导电性的同时有效的降低材料的成本。纳米坡缕石与有机高分子链极性节点周围形成作用力界面增强键能，并且可以在基体中起到交联点的作用，增加体系交联密度，提高材料的粘结度与加工性能。但是过量的纳米坡缕石会使得材料的刚性增加过大而降低材料的加工性能。同等比例的碳纤维可以有效的降低由于无机离子的加入带来的材料加工性能的影响。钛酸四乙酯同时具有一部分亲有机的基团与一部分亲无机的基团，可以作为偶联剂以提高无机填料与树脂粘结剂的附着力增加浆料固化成型后的延展性与耐冲击性能，并且可以高温急烘不变色，且0.3-3wt％的钛酸四乙酯的加入不影响浆料的储存安全性。聚二醇醚作为防沉降剂可以有效的克服浆料在制备过程中跟组份因电荷作用产生的结合，是浆料各组分分散更加均匀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

一种纳米银线导电银浆原料配方由以下材料组成：

余量为有机溶剂，

其中，纳米银线由10重量份的还原剂丙三醇、2重量份的聚乙烯吡咯烷酮、1重量份的硝酸银以及1重量份的氯化铵或氟化铵于200℃搅拌加热20-30分钟并对产物采用400目滤网分离过滤，洗涤烘干制得。

树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺。

有机溶剂为丁基溶酐乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二甘醇乙醚醋酸酯、异佛尔酮或其组合。

添加剂为20wt％碳纳米管、20wt％碳纤维、20wt％纳米坡缕石、10wt％聚二醇醚、30wt％钛酸四乙酯的组合。

纳米银线导电银浆的具体制备方法是：将称取的树脂溶解于有机溶剂中于水浴锅中60℃搅拌加热30分钟形成有机载体，向有机载体中加入纳米银线、玻璃粉以及添加剂并且搅拌均匀30分钟。

实施例1

称取10g硝酸银100g丙三醇，10g氯化铵，20g聚乙烯吡咯烷酮配成混合液，将混合液于200℃搅拌加热30min。将制备得到的纳米银线的悬浊液过400目滤网分离出纳米银线。

称取30g酚醛树脂缓慢加入30g丁基溶酐乙酸酯中并转移至水浴锅中并加热至60℃且保持加热搅拌30分钟，形成有机载体。向有机载体中加入30g导电银线、5g玻璃粉以及1g碳纳米管、1g碳纤维、1g纳米坡缕石、0.5g聚二醇醚、1.5g钛酸四乙酯，并保持搅拌30分钟得到导电银浆。

将导电银浆固化后经过测试其体积电阻率为3.12Ω·m，粘度系数为12。同时，测试了相同条件下常规导电银浆固化后的体积电阻率为5.16Ω·m，粘度系数为8。

实施例2

纳米银线的制备如实施例1。

称取30g酚醛树脂缓慢加入25g丁基溶酐乙酸酯中并转移至水浴锅中并加热至60℃且保持加热搅拌30分钟，形成有机载体。向有机载体中加入28g导电银线、4g玻璃粉以及1g碳纳米管、1g碳纤维、1g纳米坡缕石、0.5g聚二醇醚、1.5g钛酸四乙酯，并保持搅拌30分钟得到导电银浆。

将导电银浆固化后经过测试其体积电阻率为3.25Ω·m，粘度系数为10.8。

实施例3

纳米银线的制备如实施例1。

称取40g酚醛树脂缓慢加入30g丁基溶酐乙酸酯中并转移至水浴锅中并加热至60℃且保持加热搅拌30分钟，形成有机载体。向有机载体中加入32g导电银线、8g玻璃粉以及2g碳纳米管、2g碳纤维、2g纳米坡缕石、1g聚二醇醚、3g钛酸四乙酯，并保持搅拌30分钟得到导电银浆。

将导电银浆固化后经过测试其体积电阻率为3.15Ω·m，粘度系数为11.4。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种纳米银线导电银浆，其特征在于，所述的纳米银线导电银浆的原料配方由以下材料组成：

其中，添加剂为20wt％碳纳米管、20wt％碳纤维、20wt％纳米坡缕石、10wt％聚二醇醚、30wt％钛酸四乙酯的组合。

2.根据权利要求1所述的纳米银线导电银浆，其特征在于，所述的纳米银线是由10重量份的还原剂丙三醇、2重量份的聚乙烯吡咯烷酮、1重量份的硝酸银以及1重量份的氯化铵或氟化铵于200℃搅拌加热20-30分钟后获得纳米银线悬浊液，将纳米银线悬浊液过400目滤网分离，洗涤烘干后得到纳米银线。

3.根据权利要求1所述的纳米银线导电银浆，其特征在于，所述的树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺树脂。

4.根据权利要求1所述的纳米银线导电银浆，其特征在于，所述的有机溶剂为丁基溶酐乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二甘醇乙醚醋酸酯、异佛尔酮或其组合。

5.一种制备如权利要求1所述的纳米银线导电银浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)，分别称取纳米银线，树脂，有机溶剂，玻璃粉以及添加剂，上述组分含量总和为100％，

步骤2)，将称取的树脂溶解于有机溶剂中形成有机载体，

步骤3)，向有机载体中加入纳米银线、玻璃粉以及添加剂并且搅拌均匀。

6.根据权利要求5所述的纳米银线导电银浆的制备方法，其特征在于，所述的步骤2)中的溶解条件为水浴锅中60℃搅拌加热30分钟。

7.根据权利要求5所述的纳米银线导电银浆的制备方法，其特征在于，所述的步骤3)中的搅拌时间为30分钟。