CN110556194A - 一种导电浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种导电浆料及其制备方法，涉及导电浆料技术领域，可解决现有技术中导电浆料电阻较大的问题以及导电浆料与ITO薄膜的接触电阻较大的问题。导电浆料包括：金属颗粒和有机载体，所述导电浆料还包括：导电颗粒；其中，所述导电颗粒的熔点小于所述导电浆料的固化温度。

Description

一种导电浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及导电浆料技术领域，尤其涉及一种导电浆料及其制备方法。

背景技术

目前，导电浆料作为一种导电材料，广泛应用于薄膜开关、电容电极、太阳能电池或触摸屏等行业中。

其中，导电浆料的成分主要包括金属颗粒和有机载体。金属颗粒用于起导电作用，常选用银颗粒。有机载体作为一种载体，用于使金属颗粒分散在其中，并使导电浆料具有一定的形状、易于印刷或涂覆在基材上，有机载体一般包括高韧性树脂、增稠剂、固化剂及有机溶剂等。

现有的导电浆料中金属颗粒的形状为不同比例的球状或片状。导电浆料的导电原理是通过球状之间、片状之间或球状与片状之间的点接触进行导电，由于接触点的电阻较大，因而导电浆料的电阻较大，从而使得导电浆料的导电性能受到了极大的限制。此外，在利用丝网印刷工艺将该导电浆料形成在ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)薄膜上时，由于导电浆料中有机载体包裹着金属颗粒，而有机载体不导电，因此金属颗粒与ITO薄膜的接触面积较小，从而导致导电浆料与ITO薄膜的接触电阻较大。

发明内容

本发明的实施例提供一种导电浆料及其制备方法，可解决现有技术中导电浆料电阻较大的问题以及导电浆料与ITO薄膜的接触电阻较大的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，提供一种导电浆料，包括：金属颗粒和有机载体，所述导电浆料还包括：导电颗粒；其中，所述导电颗粒的熔点小于所述导电浆料的固化温度。

优选的，所述导电颗粒选自铟颗粒、锡颗粒或铅锡合金颗粒中的至少一种。

优选的，所述导电颗粒的粒径为0.1～10μm。

优选的，所述导电颗粒的质量占所述导电浆料总质量的5％～60％。

优选的，所述金属颗粒选自银颗粒、铜颗粒、金颗粒或锌颗粒中的至少一种。

优选的，所述金属颗粒的粒径为0.1～5μm。

优选的，所述金属颗粒的质量占所述导电浆料总质量的40％～60％。

优选的，所述有机载体的质量占所述导电浆料总质量的5％～10％。

另一方面，提供一种导电浆料的制备方法，包括：将金属颗粒和导电颗粒加入有机载体中混合均匀，以得到导电浆料；其中，所述导电颗粒的熔点小于所述导电浆料的固化温度。

优选的，在得到导电浆料之后，所述制备方法还包括：对所述导电浆料进行研磨。

本发明实施例提供一种导电浆料及其制备方法，导电浆料中除包括金属颗粒和有机载体外，还包括导电颗粒。由于导电颗粒的熔点小于导电浆料的固化温度，因而在导电浆料的固化过程中，导电颗粒会熔化，被熔化的导电颗粒会将金属颗粒浸润连接在一起，这样一来，相对于现有技术中金属颗粒之间仅通过点接触连接导电，本发明实施例提供的导电浆料在固化过程中，金属颗粒之间不仅可以通过点接触连接导电，而且还可以通过被熔化的导电颗粒连接导电，因此提高了固化后的导电浆料的电导率，降低了导电浆料的电阻，使得固化后的导电浆料的导电性能得到大幅度提高。此外，导电浆料中金属颗粒和导电颗粒都可以导电，因而相对于现有技术可以降低导电浆料中的金属颗粒的含量，而金属颗粒一般选用的都是贵金属，因此本发明实施例还可以降低导电浆料的成本。

在此基础上，在将导电浆料形成在基材上，且基材为ITO薄膜的情况下，现有技术中由于有机载体将金属颗粒包裹，而有机载体不导电，因而金属颗粒与ITO薄膜的接触面积较小，因此导电浆料与ITO薄膜的接触电阻较大，而本发明实施例导电颗粒在导电浆料的固化过程中会熔化，这样不仅金属颗粒会与ITO薄膜接触，而且熔化的导电颗粒也会与ITO薄膜接触，因而导电浆料中导电成分与ITO薄膜接触的面积增大，从而降低了导电浆料与ITO薄膜的接触电阻。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种导电浆料的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种导电浆料，包括：金属颗粒(也可称为金属粉末)和有机载体(也可称为有机体系)，导电浆料还包括：导电颗粒(也可称为导电粉末)；其中，导电颗粒的熔点小于导电浆料的固化温度。

需要说明的是，第一，对于金属颗粒的具体成分不进行限定，可以根据需要进行相应选取。示例的，金属颗粒可以选自银颗粒、铜颗粒、金颗粒或锌颗粒中的至少一种。具体的，当金属颗粒为银颗粒时，导电浆料为导电银浆；当金属颗粒为铜颗粒时，导电浆料为导电铜浆；当金属颗粒为金颗粒时，导电浆料为导电金浆。在导电浆料领域里，由于导电银浆具有导电率高、性能稳定，且与基材的结合强度大等优点，因而本发明实施例优选导电浆料为导电银浆。

第二，有机载体在导电浆料中用于起润湿、分散金属颗粒以及使导电浆料与基材粘结等作用。

此处，对于有机载体中包含的成分不进行限定，示例的，有机载体可以包括高韧性树脂、增稠剂、增韧剂、固化剂以及有机溶剂等。其中，有机载体中的增稠剂和增韧性可以提高利用导电浆料形成的产品的扩散和弯折性能。此外，有机载体的成分除包括上述列举的几种外，还可以包括功能添加剂，如增塑剂、表面活性剂或流平剂等。

第三，导电浆料在实际应用中，无论是通过涂覆工艺，还是丝网印刷工艺或其它工艺等形成在基材上后，都需要对导电浆料进行固化，将固化所需的温度称为导电浆料的固化温度。

本发明实施例提供的导电浆料可以是低温导电浆料，也可以是高温导电浆料，对此不进行限定。当本发明实施例提供的导电浆料的成分主要包括金属颗粒、有机载体和导电颗粒(金属颗粒和导电颗粒分散在有机载体中)，不包括无机成分如玻璃粉时，由于有机载体一般在低温下进行固化，因而该导电浆料通常在低温下进行固化即可，此时本发明实施例提供的导电浆料为低温导电浆料。

在此基础上，本发明实施例优选的，低温导电浆料的固化温度为120～200℃。

第四，对于导电颗粒的具体成分不进行限定，以能导电，且导电颗粒的熔点小于导电浆料的固化温度即可。由于导电浆料尤其是低温导电浆料的固化温度一般较低，因而选取的导电颗粒的材料应都是低熔点材料。示例的，导电颗粒可以选自铟颗粒(熔点156.61℃)、锡颗粒(熔点231.89℃)或铅锡合金颗粒(含锡60％、含铅40％的铅锡合金熔点183℃)中的至少一种。由于金属铟的熔点较低，因而本发明实施例优选导电颗粒为铟颗粒。而一些金属氧化物如氧化铟锡、氧化锌和金属化合物如含铟化合物虽然可以导电，但是熔点太高，一般都是1000℃以上，因而不宜作为导电颗粒的材料。

第五，对于导电浆料中导电颗粒的粒径和金属颗粒的粒径不进行限定，可以根据需要进行相应设置。

在此基础上，对于导电颗粒占导电浆料总质量的比例、金属颗粒占导电浆料总质量的比例以及有机载体占导电浆料总质量的比例不进行限定，可以根据需要进行相应设置。

第六，导电浆料的成分包括但不限于金属颗粒、有机载体以及导电颗粒，还可以根据需要加入其它成分，此处不作限定。

第七，ITO薄膜是一种n型半导体材料，由于具有高的导电率、高的可见光透过率、高的机械硬度和化学稳定性，因而广泛应用在多个行业中，例如在太阳能电池领域，ITO薄膜可以作为太阳能电池的电极。在此基础上，导电浆料通过丝网印刷在ITO薄膜上形成图案可以作为信号引出线。

本发明实施例提供一种导电浆料，导电浆料中除包括金属颗粒和有机载体外，还包括导电颗粒。由于导电颗粒的熔点小于导电浆料的固化温度，因而在导电浆料的固化过程中，导电颗粒会熔化，被熔化的导电颗粒会将金属颗粒浸润连接在一起，这样一来，相对于现有技术中金属颗粒之间仅通过点接触连接导电，本发明实施例提供的导电浆料在固化过程中，金属颗粒之间不仅可以通过点接触连接导电，而且还可以通过被熔化的导电颗粒连接导电，因此提高了固化后的导电浆料的电导率，降低了导电浆料的电阻，使得固化后的导电浆料的导电性能得到大幅度提高。此外，导电浆料中金属颗粒和导电颗粒都可以导电，因而相对于现有技术可以降低导电浆料中的金属颗粒的含量，而金属颗粒一般选用的都是贵金属，因此本发明实施例还可以降低导电浆料的成本。

在此基础上，在将导电浆料形成(可以采用涂覆或丝网印刷等工艺)在基材上，且基材为ITO薄膜的情况下，现有技术中由于有机载体将金属颗粒包裹，而有机载体不导电，因而金属颗粒与ITO薄膜的接触面积较小，因此导电浆料与ITO薄膜的接触电阻较大，而本发明实施例导电颗粒在导电浆料的固化过程中会熔化，这样不仅金属颗粒会与ITO薄膜接触，而且熔化的导电颗粒也会与ITO薄膜接触，因而导电浆料中导电成分与ITO薄膜接触的面积增大，从而降低了导电浆料与ITO薄膜的接触电阻。

基于上述，示例的，在现有的导电银浆中加入10％～20％的铟颗粒，经过实验证明，本发明实施例固化后的导电银浆的电阻率相对于现有技术固化后的导电银浆的电阻率降低了50％左右。由此可以看出，在导电浆料中加入导电颗粒后，导电颗粒可以降低导电浆料的电阻，大幅度提高固化后的导电浆料的导电性能。

优选的，导电颗粒的粒径为0.1～10μm。

本发明实施例中，若导电颗粒的粒径太小，则在制备导电颗粒时会增加工艺难度；若导电颗粒的粒径太大，一方面在导电浆料的固化过程中，导电颗粒可能不会完全熔化，另一方面在利用丝网印刷形成图案时，导电浆料中的导电颗粒可能不易从丝网中通过。基于此，本发明实施例优选的导电颗粒的粒径为0.1～10μm，进一步优选的，导电颗粒的粒径为0.1～5μm。

优选的，导电颗粒的质量占导电浆料总质量的5％～60％。

本发明实施例中，若导电颗粒的质量占导电浆料总质量的比例太小，则导电浆料中的大多数金属颗粒可能还是只能通过金属颗粒之间的点接触连接，并不能通过熔化的导电颗粒连接，因此可能起不到降低电阻的作用；若导电颗粒的质量占导电浆料总质量的比例太大，则金属颗粒的质量占导电浆料总质量的比例会减小，而导电浆料主要通过金属颗粒导电，从而会影响导电浆料的导电性能，因此本发明实施例优选导电颗粒的质量占导电浆料总质量的5％～60％。进一步优选的，导电颗粒的质量占导电浆料总质量的30％～60％。

优选的，金属颗粒的粒径为0.1～5μm。

本发明实施例中，若金属颗粒的粒径太小，则在制备金属颗粒时会增加工艺难度；若金属颗粒的粒径太大，一方面在利用丝网印刷形成图案时，导电浆料中的金属颗粒可能不易从丝网中通过，另一方面形成的图案可能不平坦。基于此，本发明实施例优选的金属颗粒的粒径为0.1～5μm。

优选的，金属颗粒的质量占导电浆料总质量的40％～60％。

本发明实施例中，导电浆料中主要通过金属颗粒实现导电目的，若金属颗粒的质量占导电浆料总质量的比例太小，则导电浆料的导电性能可能会较差；若金属颗粒的质量占导电浆料总质量的比例太大，则有机载体和导电颗粒的质量占导电浆料总质量的比例会减小，从而可能导致有机载体中的一些成分因含量较少不能实现相应的功能，例如固化剂的含量太少，导致的导电浆料的固化效果不好。基于此，本发明实施例优选的，金属颗粒的质量占导电浆料总质量的40％～60％。

优选的，有机载体的质量占导电浆料总质量的5％～10％。

本发明实施例中，若有机载体的质量占导电浆料总质量的比例太小，则有机载体中的一些成分因含量较少可能不能实现相应的功能，例如固化剂的含量太少，导致的导电浆料的固化效果不好；若有机载体的质量占导电浆料总质量的比例太大，则金属颗粒和导电颗粒的质量占导电浆料总质量的比例会减小，从而可能导致导电浆料的导电性能降低，因而本发明实施例优选的，有机载体的质量占导电浆料总质量的5％～10％。

本发明实施例还提供一种导电浆料的制备方法，如图1所示，包括：

S100、将金属颗粒和导电颗粒加入有机载体中混合均匀，以得到导电浆料；其中，导电颗粒的熔点小于导电浆料的固化温度。

需要说明的是，第一，当有机载体包括多种组分时，在将金属颗粒和导电颗粒加入有机载体中之前，可以先将有机载体中的多种组分混合均匀。示例的，当有机载体包括高韧性树脂、增稠剂、增韧剂、固化剂以及有机溶剂时，可以先将高韧性树脂、增稠剂、增韧剂、固化剂以及有机溶剂混合搅拌均匀，再加入金属颗粒和导电颗粒搅拌得到导电浆料。

第二，除了将金属颗粒和导电颗粒加入有机载体中外，还可以向有机载体中加入其它功能添加剂，如助焊剂等。

第三，导电浆料在制备完成后，在导电浆料的实际应用过程中，无论是通过涂覆工艺，还是丝网印刷工艺或其它工艺等形成在基材上后，都需要对导电浆料进行固化，将固化所需的温度称为导电浆料的固化温度。

第四，对于导电颗粒的具体成分不进行限定，以能导电，且导电颗粒的熔点小于导电浆料的固化温度即可。示例的，导电颗粒可以选自铟颗粒、锡颗粒或铅锡合金颗粒中的至少一种。由于金属铟的熔点较低，因而本发明实施例优选导电颗粒为铟颗粒。

第五，对于金属颗粒的具体成分不进行限定，可以根据需要进行相应选取。示例的，金属颗粒可以选自银颗粒、铜颗粒、金颗粒或锌颗粒中的至少一种。本发明实施例优选导电浆料为导电银浆。

第六，对于导电浆料中导电颗粒的粒径和金属颗粒的粒径不进行限定，可以根据需要进行相应设置。

在此基础上，对于导电颗粒占导电浆料总质量的比例、金属颗粒占导电浆料总质量的比例以及有机载体占导电浆料总质量的比例不进行限定，可以根据需要进行相应设置。

本发明实施例提供一种导电浆料的制备方法，导电浆料在制备过程中向有机载体中加入金属颗粒和导电颗粒混合均匀。由于导电颗粒的熔点小于导电浆料的固化温度，因而在导电浆料的固化过程中，导电颗粒会熔化，被熔化的导电颗粒会将金属颗粒浸润连接在一起，这样一来，相对于现有技术中金属颗粒之间仅通过点接触连接导电，本发明实施例提供的导电浆料在固化过程中，金属颗粒之间不仅可以通过点接触连接导电，而且还可以通过被熔化的导电颗粒连接导电，因此提高了固化后的导电浆料的电导率，降低了导电浆料的电阻，使得固化后的导电浆料的导电性能得到大幅度提高。此外，导电浆料中金属颗粒和导电颗粒都可以导电，因而相对于现有技术可以降低导电浆料中的金属颗粒的含量，而金属颗粒一般选用的都是贵金属，因此本发明实施例还可以降低导电浆料的成本。

在此基础上，在将导电浆料形成(可以采用涂覆或丝网印刷等工艺)在基材上，且基材为ITO薄膜的情况下，现有技术中由于有机载体将金属颗粒包裹，而有机载体不导电，因而金属颗粒与ITO薄膜的接触面积较小，因此导电浆料与ITO薄膜的接触电阻较大，而本发明实施例导电颗粒在导电浆料的固化过程中会熔化，这样不仅金属颗粒会与ITO薄膜接触，而且熔化的导电颗粒也会与ITO薄膜接触，因而导电浆料中导电成分与ITO薄膜接触的面积增大，从而降低了导电浆料与ITO薄膜的接触电阻。

优选的，在得到导电浆料之后，上述制备方法还包括：对导电浆料进行研磨。

其中，可以利用三辊研磨机对导电浆料进行研磨，以得到细化后的导电浆料。此外，对于研磨的时间不进行限定，可以根据需要进行相应设置。

此处，对于研磨后导电浆料中颗粒的粒径不进行限定。优选的，研磨后导电浆料中颗粒的粒径为5～10μm。

本发明实施例中，将金属颗粒和导电颗粒加入有机载体中混合后，由于金属颗粒一般会发生团聚，因而对导电浆料进行研磨，从而可以使得金属颗粒均匀分散在有机载体中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种导电浆料，包括：金属颗粒和有机载体，其特征在于，所述导电浆料还包括：导电颗粒；

其中，所述导电颗粒的熔点小于所述导电浆料的固化温度。

2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述导电颗粒选自铟颗粒、锡颗粒或铅锡合金颗粒中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述导电颗粒的粒径为0.1～10μm。

4.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述导电颗粒的质量占所述导电浆料总质量的5％～60％。

5.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述金属颗粒选自银颗粒、铜颗粒、金颗粒或锌颗粒中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述金属颗粒的粒径为0.1～5μm。

7.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述金属颗粒的质量占所述导电浆料总质量的40％～60％。

8.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述有机载体的质量占所述导电浆料总质量的5％～10％。

9.一种导电浆料的制备方法，其特征在于，包括：

将金属颗粒和导电颗粒加入有机载体中混合均匀，以得到导电浆料；

其中，所述导电颗粒的熔点小于所述导电浆料的固化温度。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在得到导电浆料之后，所述制备方法还包括：

对所述导电浆料进行研磨。