CN108172322B - 导电塞孔浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导电塞孔浆料及其制备方法和应用。所述导电塞孔浆料包括如下质量百分比组分：石墨烯0.5‑5％、金属导电粉50‑80％、树脂10‑30％、固化剂1‑5％、助剂0.1‑3％、溶剂1‑10％。其制备方法包括配制石墨烯导电浆料、配制金属粉导电浆料和将所述石墨烯导电浆料和所述金属粉导电浆料进行混合处理等步骤。所述导电塞孔浆料其浆料分散体系均匀且稳定，储存时间长。固化后形成的导电塞孔固化膜电导率稳定，具有耐高温和耐热等特性，而且稳定性能好，不发生开裂现象。

Description

导电塞孔浆料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于导电材料技术领域，具体的是涉及一种导电塞孔浆料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子产品越来越趋向于多功能化、小型化，电路板如印制电路板(PCB) 也向多层化、积层化、高密度化发展。此类电路板是通过大量的微孔实现层间的电气互连。传统工艺是在微孔内壁中沉铜，再用普通非导电塞孔树脂进行塞孔，最后在塞孔树脂表面进行镀铜。这种工艺复杂，不环保(工艺中含有沉铜、镀铜工艺，产生大量的废水污染与重金属污染等)。再者有些高端电子产品(航空领域高性能电子产品)要求整个通孔导电，使得最终产品的品质更高、更加可靠，所以传统工艺已经无法满足这些高端电子产品的未来市场的需求。为此，市场已经开始用导电塞孔浆料进行塞孔，导电塞孔浆料固化后形成导通的电气回路，整个微孔具有良好的电导率，提高最终产品的品质。

目前虽然出现了一些含有石墨烯和银粉等其他导电剂的导电浆料，但是该些导电浆料均是针对触摸屏上印制导电图案，并实现低温固化特性，以适用于触摸屏特性和生产工艺的需要。但是其依然存在分散不均稳定性差导致导电率不稳定，而且耐高温性能差，且易开裂，不适用于作为电路板等领域的导电塞孔浆料使用。

目前对于如电路板用的导电塞孔浆料研究较少，如现有的主要为双组份的产品。但是该导电塞孔浆料储存期短、价格昂贵，而且存在电导率稳定性、耐高温性能、耐热性能等性能不理想，柔韧性差，容易开裂等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种导电塞孔浆料及其制备方法，以解决现有导电塞孔浆料储存期短，电导率稳定性、耐高温性能、耐热性能等性能不理想和柔韧性差的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种导电塞孔浆料。所述导电塞孔浆料的保存液包括如下组分：

本发明的另一方面，提供了一种导电塞孔浆料的保存液的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：

按照本发明导电塞孔浆料所含的组分和各组分含量量取各组分；

将量取的石墨烯、助剂和一部分树脂组分进行混合处理，形成石墨烯导电浆料；

将量取的金属导电粉、另一部分树脂和固化剂进行混合处理，形成金属粉导电浆料；

将所述石墨烯导电浆料和所述金属粉导电浆料进行混合处理。

本发明的再一方面，提供了本发明导电塞孔浆料的应用方法。所述导电塞孔浆料在电路板、MWT光伏电池中的应用。

与现有技术相比，本发明导电塞孔浆料通过所含的组分的协同作用下，使得各组分特别是石墨烯和金属导电粉均匀分散，浆料体系稳定，储存时间长。另外，所述导电塞孔浆料经烘烤固化后形成的导电塞孔固化膜电导率稳定，具有耐高温和耐热等特性，而且稳定性能好，稳定不发生开裂现象。

本发明导电塞孔浆料的制备方法能够使得各组分分散均匀，形成的分散体系稳定，使得各组分能够充分发挥协同作用，使得所述导电塞孔浆料固化后形成的导电塞孔固化膜具有电导率稳定，具有耐高温和耐热等特性。

正因所述导电塞孔浆料分散体系稳定，而且固化后具有电导率稳定，具有耐高温和耐热等特性，从而使得其在制备电路板等中能够被广泛应用，而且提高相应产品如电路板的相关性能以及提高其产品良率。

附图说明

图1为本发明实施例导电塞孔浆料所含的石墨烯与金属导电粉形成的面面导通结构和所述面点导通结构示意图；

图2为本发明实施例导电塞孔浆料的制备方法工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、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例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例说明书中所提到的各组分的质量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间质量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书各组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

一方面，本发明实施例提供了一种导电塞孔浆料。所述导电塞孔浆料包括如下质量百分比组分：

其中，所述导电塞孔浆料所含的石墨烯和金属导电粉构成了复合导电填料，赋予所述导电塞孔浆料优异的导电性能。其中，石墨烯为二维超导电材料，在平面方向，具有超高的导电性能，金属导电粉为三维结构，因此，其能够有效填充到石墨烯片层之间，使得石墨烯片层与片层之间用颗粒状金属粉串联起来，二者协同作用，形成石墨烯-石墨烯的面面导通结构、石墨烯-颗粒状金属粉的面点导通结构的导电网络，从而显著提高导电性能，其中，所述面面导通结构和所述面点导通结构如图1所示。另外，石墨烯覆盖在金属导电粉表面，可以避免金属导电粉的氧化，更加保证了体系的稳定以及导电性能的稳定发挥；石墨烯为二维片状结构，在平面方向具有最优异的导热性能，化学性能稳定，石墨烯的添加，提高了导电塞孔固化膜的耐高温导热性能。由于石墨烯的特性，提高导电塞孔固化膜的强度，使其不容易发生开裂与断裂现象，从而提高导电塞孔固化膜的导电稳定性。

一实施例中，所述石墨烯的片径横向尺寸10μm以下；所述石墨烯的片层厚度≤10nm；具体的，所述石墨烯可以是少层石墨烯，如层数≤10层。另外，所述石墨烯的含量可以具体是0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、 4.5％、5％等。

另一实施例中，所述金属导电粉的粒径为1-10μm。具体的，所述金属导电粉为银粉、铜粉、银包铜中的至少一种。在具体实施例中，当所述金属导电粉为银包铜时，所述银包铜中的银质量含量为20％，且粒径D50为2-5μm。当然，所述银包铜中的银质量含量还可以是其他含量，如10％等。另外，所述金属导电粉的含量可以具体是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％等。

优选的所述石墨烯和金属导电粉通过对尺寸或对金属导电粉的种类进行优化选用，从而提高石墨烯与金属导电粉之间的协同作用，如提高石墨烯-石墨烯的面面导通结构、石墨烯-颗粒状金属粉的面点导通结构的导电网络，从而提高导电性能。同时，通过对两者尺寸的控制，显著提高两者形成的复合导电填料在所述导电塞孔浆料中的分散性能和分散的稳定性能，从而提高所述导电塞孔浆料的分散体系的稳定性能。

所述导电塞孔浆料所含的树脂和固化剂构成了固化基体组分，并实现所述复合导电填料的负载和均匀分散。在一实施例中，所述所述树脂选用环氧树脂、热固丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂中的至少一种。在具体实施例中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂中的至少一种。选用的该些树脂100％固含，粘度低、具有优良的耐化、耐高温、抗结晶性能等，赋予了固化后的导电塞孔浆料优异的耐热、耐高温特性和优异的力学性能，保证固化后的导电塞孔浆料的稳定性，避免出现开裂等不良现象。在具体实施例中，所述树脂的含量可以具体是10％、15％、20％、25％、30％等。

一实施例中，所述固化剂选用所述树脂组分如氨基树脂、环氧树脂用的潜伏性固化剂，如选用氨基树脂类、咪唑类、有机酸酐类、双氰胺类中的至少一种。优选选用双氰胺类、咪唑类(改性咪唑)中的一种或者两种复合。选用的该些固化剂与所述树脂组分能够在进行固化处理之前具有储存期长，赋予所述导电塞孔浆料分散体系优异的稳定性能和耐储存性能，且在适宜的烘烤温度下固化后具有良好的物理与机械性能。在具体实施例中，所述固化剂的含量可以具体是1％、2％、3％、4％、5％等。

所述导电塞孔浆料所含的助剂根据助剂的种类，能够优化所述导电塞孔浆料的相关性能，如一实施例中，所述助剂包括润湿分散剂、流平剂等中的至少一种。在具体实施例中，所述润湿分散剂包括改性聚硅氧烷、聚氨酯化合物的一种或者两种组合；所述流平剂改性聚硅氧烷或者丙烯酸酯共聚物中的一种或者两种组合。选用的该些助剂如润湿分散剂和流平剂协助树脂和固化剂等组分，提高所述导电塞孔浆料分散体系优异的稳定性能，并改善所述导电塞孔浆料的固化质量，提高了稳定性，避免开裂。

所述导电塞孔浆料所含的溶剂作为各组分的溶剂载体，保证了各组分的分散或溶解，赋予所述导电塞孔浆料分散体系的稳定性。一实施例中，所述溶剂包括二乙二醇二丁醚、二乙二醇丁醚、混合二元酸值、丙二醇甲醚中的至少一种。在具体实施例中，所述溶剂的含量可以具体是1％、2％、3％、4％、5％、 6％、7％、8％、9％、10％等。

因此，所述导电塞孔浆料通过所含的组分的协同作用下，其浆料分散体系均匀且稳定，储存时间长。另外，所述导电塞孔浆料经烘烤固化后形成的导电塞孔固化膜电导率稳定，具有耐高温和耐热等特性，而且稳定性能好，不发生开裂现象。

在上文所述导电塞孔浆料的基础上，本发明实施例还提供了上文所述导电塞孔浆料的一种制备方法。所述导电塞孔浆料制备方法工艺流程如图2所示，其包括如下步骤：

步骤S01.按照比例量取导电塞孔浆料的各组分：按照上文所述导电塞孔浆料所含组分和所述组分含量量取各组分；

步骤S02.配制石墨烯导电浆料：将量取的石墨烯、助剂和一部分树脂组分进行混合处理，形成石墨烯导电浆料；

步骤S03.配制金属粉导电浆料：将量取的金属导电粉、另一部分树脂和固化剂进行混合处理，形成金属粉导电浆料；

步骤S04.将所述石墨烯导电浆料和所述金属粉导电浆料进行混合处理。

具体地，上述步骤S01中所述导电塞孔浆料的各组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

上述步骤S02至步骤S04中的混合处理可以选用常规的方式进行处理，如搅拌处理等方式，使得各组分分散均匀即可。其中，待步骤S02中的混合处理后，还可以对石墨烯导电浆料进行研磨处理，如砂魔研磨处理。待步骤S03中的和步骤S04中的的混合处理后还包括脱泡处理。

因此，所述导电塞孔浆料制备方法通过其配制工艺，使得各组分分散均匀，以形成稳定的分散体系，充分发挥各组分之间的协同作用，使得所述导电塞孔浆料固化后形成的导电塞孔固化膜具有电导率稳定，具有耐高温和耐热等特性。

正是由于上文所述导电塞孔浆料的分散体系稳定，储存时间长，固化后具有电导率稳定，具有耐高温和耐热等特性。从而使得上文所述导电塞孔浆料能够有效被应用于电路板、MWT光伏电池中的应用，从而提高相应产品如电路板的相关性能以及提高其产品良率。具体地，如当所述导电塞孔浆料用于电路板中时，具体是作为导电塞孔浆料实现微孔层间的电气互连，从而赋予微孔良好的电导率，提高电路板性能的稳定性和品质。

现以导电塞孔浆料和制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种导电塞孔浆料。所述导电塞孔浆料包括如下质量百分比组分：

双酚A型环氧树脂(中国台湾南亚NPEL-128)6％、双酚F型环氧树脂(中国台湾南亚NPEL-170)13％、固化剂(日本味之素PN-40，咪唑类)1％、石墨烯(第六元素SE1231)3％、银包铜粉(日本株式会社SPC-313)70％、润湿分散剂(德谦903)1％、二乙二醇丁醚(陶氏)6％。

其制备方法包括如下步骤：

S11.将所述石墨烯、双酚F环氧树脂、润湿分散剂搅拌混合，再进入砂磨机进行研磨分散至细度＜10μm，即为石墨烯导电浆料；

S12.银包铜粉、双酚A型环氧树脂、潜伏性固化剂搅拌混合，在公转自转搅拌机中进行搅拌脱泡处理，即为银包铜导电浆料；

S13.石墨烯导电浆料与银包铜导电浆料在公转自转脱泡机中进行搅拌脱泡处理，即为石墨烯导电塞孔浆料。

实施例2

本实施例提供了一种导电塞孔浆料。所述导电塞孔浆料包括如下质量百分比组分：

酚醛环氧树脂(中国台湾长春PNE177)6％、双酚F型环氧树脂(中国台湾南亚NPEL-170)13％、固化剂(OMICURE DDA，双氰胺类)1％、石墨烯(第六元素SE1231)3％、银包铜粉(日本株式会社SPC-313)70％、润湿分散剂(德谦 903)1％、二乙二醇丁醚(陶氏)6％。

其制备方法包括如下步骤：

S11.将所述石墨烯、双酚F环氧树脂、润湿分散剂搅拌混合，再进入砂磨机进行研磨分散至细度＜10μm，即为石墨烯导电浆料；

S12.银包铜粉、酚醛环氧树脂、潜伏性固化剂搅拌混合，在公转自转搅拌机中进行搅拌脱泡处理，即为银包铜导电浆料；

S13.石墨烯导电浆料与银包铜导电浆料在公转自转脱泡机中进行搅拌脱泡处理，即为石墨烯导电塞孔浆料。

实施例3

本实施例提供了一种导电塞孔浆料。所述导电塞孔浆料包括如下质量百分比组分：

酚醛环氧树脂(中国台湾长春PNE177)6％、双酚F型环氧树脂(中国台湾南亚NPEL-170)13％、固化剂甲基六氢苯酐，有机酸酐类)1％、石墨烯(第六元素 SE1231)5％、银包铜粉(日本株式会社SPC-313)68％、润湿分散剂(德谦903)1％、二乙二醇丁醚(陶氏)6％。

其制备方法包括如下步骤：

S11.将所述石墨烯、双酚F环氧树脂、润湿分散剂搅拌混合，再进入砂磨机进行研磨分散至细度＜10μm，即为石墨烯导电浆料；

S12.银包铜粉、酚醛环氧树脂、潜伏性固化剂搅拌混合，在公转自转搅拌机中进行搅拌脱泡处理，即为银包铜导电浆料；

S13.石墨烯导电浆料与银包铜导电浆料在公转自转脱泡机中进行搅拌脱泡处理，即为石墨烯导电塞孔浆料。

实施例4

本实施例提供了一种导电塞孔浆料。所述导电塞孔浆料包括如下质量百分比组分：

热固丙烯酸树脂30％、氨基树脂5％、石墨烯2％、铜粉51％、聚氨酯润湿分散剂2％、体积比1:1:1的二乙二醇丁醚、混合二元酸值、丙二醇甲醚混合溶剂10％。

其制备方法参照实施例1的制备方法。

实施例5

本实施例提供了一种导电塞孔浆料。所述导电塞孔浆料包括如下质量百分比组分：

饱和聚酯树脂10％、氨基树脂3％、石墨烯3％、质量比为1:5的银粉与银包铜粉混合物77％、聚氨酯润湿分散剂2％、体积比1:1:1的二乙二醇二丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚混合溶剂5％。

其制备方法参照实施例1的制备方法。

相关性能测试

将实施例1-5提供的导电塞孔浆料和由导电塞孔浆料塞孔形成的导电塞孔固化膜进行如表1中相关性能的测试，测试方法如下，其中，实施例1-3测得的结果如表1中所示。

采用真空丝网印刷工艺，将实施例1提供的导电塞孔浆料进行塞孔，以120℃ *1h、160℃*1h进行烘烤，烘烤固化之后进行性能验证实验。

采用真空丝网印刷工艺，将实施例1提供的导电塞孔浆料进行塞孔，以120℃ *1h、160℃*1h进行烘烤，烘烤固化之后进行常规性能与环境可靠性能检测。

表1

由表1可知，本发明导实施例导电塞孔浆料固化形成的导电塞孔固化膜具有良好的电导率稳定，具有耐高温和耐热等特性，另外，按照上述方法对实施例4、 5进行相关性能进行测试，测试结果与表1中相关性能接近。因此，本发明实施例提供的导电塞孔浆料通过所含的组分的协同作用下，使得各组分特别是石墨烯和金属导电粉均匀分散，浆料体系稳定，储存时间长。另外，所述导电塞孔浆料经烘烤固化后其电导率稳定，具有耐高温和耐热等特性，而且稳定性能好，稳定不发生开裂现象。

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 (8)

1.一种导电塞孔浆料，其特征在于：包括如下质量百分比组分：

其中，所述金属导电粉填充到所述石墨烯的片层之间；所述金属导电粉为银包铜，所述银包铜中的银质量含量为20％，且粒径D50为2-5μm；所述石墨烯片层与片层之间通过所述金属导电粉末串联起来，形成石墨烯-石墨烯的面面导通结构和石墨烯-颗粒状金属粉的面点导通结构的导电网络，所述石墨烯覆盖在金属导电粉表面。

2.根据权利要求1所述的导电塞孔浆料，其特征在于：所述石墨烯的片层横向尺寸10μm以下；和/或

所述石墨烯的片层厚度≤10nm。

3.根据权利要求1-2任一项所述的导电塞孔浆料，其特征在于：所述石墨烯的层数≤10层。

4.根据权利要求1所述的导电塞孔浆料，其特征在于：所述金属导电粉的粒径为1-10μm。

5.根据权利要求1-2、4、任一项所述的导电塞孔浆料，其特征在于：所述树脂为环氧树脂、热固丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂中的至少一种；和/或

所述固化剂为氨基树脂类、咪唑类、有机酸酐类、双氰胺类中的至少一种；和/或

所述溶剂包括二乙二醇二丁醚、二乙二醇丁醚、混合二元酸值、丙二醇甲醚中的至少一种；和/或

所述助剂包括润湿分散剂、流平剂中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的导电塞孔浆料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂中的至少一种；

所述润湿分散剂包括改性聚硅氧烷、聚氨酯化合物的一种或者两种组合；

所述流平剂包括改性聚硅氧烷或者丙烯酸酯共聚物中的一种或者两种组合。

7.一种导电塞孔浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按照权利要求1-6任一项所述的导电塞孔浆料所含的组分和各组分含量量取各组分；

将量取的石墨烯、助剂和一部分树脂组分进行混合处理，形成石墨烯导电浆料；

将量取的金属导电粉、另一部分树脂和固化剂进行混合处理，形成金属粉导电浆料；

将所述石墨烯导电浆料和所述金属粉导电浆料进行混合处理。

8.根据权利要求1-6任一项所述的导电塞孔浆料在电路板、MWT光伏电池中的应用。

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