CN111261320A - 一种环氧树脂基低温导电银浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于导电银浆技术领域，具体涉及一种环氧树脂基低温导电银浆及其制备方法，包括以下重量份的组分：银粉55‑75重量份，环氧树脂5‑15重量份，固化剂0.3‑10重量份，固化促进剂0.05‑5重量份，稀释剂2‑18重量份，抑制剂0.01‑1重量份，流变助剂0.1‑3重量份，添加剂0.5‑5重量份，具有较低的固化温度和较小的粘度，适用于丝网印刷工艺。

Description

一种环氧树脂基低温导电银浆及其制备方法

技术领域

本发明属于导电银浆技术领域，具体涉及一种环氧树脂基低温导电银浆及其制备方法。

背景技术

导电浆料作为一种导电材料，一般是导电金属颗粒在树脂或树脂类似物中的分散体。导电浆料的主要作用在于将电子元件连接到印刷电路板的导体上。导电浆料主要包括粘合剂和导电填料。其中，常见的粘合剂有聚酰亚胺树脂和环氧树脂，常见的导电填料有镍和银。在粘合剂中，环氧树脂的耐热性和柔韧性均较好，因此主要使用环氧粘合剂。导电填料主要使用的是导电性高、不易氧化的银粉。

在导电浆料中，用于高温煅烧的浆料通过在600摄氏度等较高温度下加热，可使金属颗粒相互结合形成连续的导电膜，其优点在于电阻率较小，但缺点在于可用于承载浆料的基材会受到煅烧温度的限制。为克服这一缺点，采用将银颗粒与树脂等溶剂混合来制备聚合物型浆料。聚合物型浆料中的树脂在特定固化剂存在的条件下，可在150摄氏度左右时加热固化使得金属银颗粒之间发生接触，从而可以形成导电膜，以提高银颗粒的分散性，增加浆料对基材的粘附性。

目前，有采用有机金属化合物新癸酸银作为银前体制备了导电银浆，该前体高度溶于有机溶剂，并在较低的烧结温度下(小于200摄氏度)分解为金属银。该导电银浆可以在基材上生产银线，其在150摄氏度烧结60分钟时银线的电阻率为5.8×10^-6Ω·cm。还可采用通过对银颗粒的表面进行碘改性处理后可将导电银浆的导热率提高到接近八倍。与高温煅烧的浆料相比，这类聚合物型浆料同时具有较高的导电性和相对较低的加热温度等特点。然而，上述聚合物型浆料通常制备工艺复杂，而且需要在大约150摄氏度的温度下加热，工艺要求高，耗能高，并且，在使用普通PET薄膜为基材的印刷工艺中，仍然存在基材难以使用的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种环氧树脂基低温导电银浆及其制备方法，具有较低的固化温度和较小的粘度，适用于丝网印刷工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种环氧树脂基低温导电银浆，包括以下重量份的组分：银粉55-75重量份、环氧树脂5-15重量份、固化剂0.3-10重量份、固化促进剂0.05-5重量份、稀释剂2-18重量份、抑制剂0.01-1重量份、流变助剂0.1-3重量份、添加剂0.5-5重量份。

优选的，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂肪族环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的一种或几种。

优选的，所述的抑制剂为顺丁烯二酸，硼酸乙酯中的一种或几种。

优选的，所述的流变助剂为聚酰胺蜡、气相二氧化硅、氢化蓖麻油中的一种或几种。

优选的，所述的添加剂包含消泡剂、表面活性剂中的一种或几种。

优选的，所述的稀释剂为环氧丙烷丁基醚、乙二醇、烯丙基缩水甘油醚、环氧丙烷苯基醚、1.4-丁二醇二缩水甘油醚、松油醇、腰果酚缩水甘油醚中的一种或几种。

优选的，所述的固化剂为甲基四氢基邻苯二甲酸酐、双氰胺、十二烯基丁二酸酐、聚癸二酸酐、改性咪唑类中的一种或几种。

优选的，所述的固化促进剂为DMP-30、三乙醇胺中的一种或几种。

优选的，所述的银粉为片状银粉、球形银粉中的一种或两种任意比例混合，银粉粒径为30μm以下，振实密度为0.01-10g/cm³。

一种环氧树脂基低温导电银浆的制备方法，包括以下步骤：

1)按比例准确称量环氧树脂、抑制剂、流变助剂、添加剂，在高速分散机中低速搅拌60min，转速为400-600rpm/min，混合均匀制得基体树脂；

2)将稀释剂加入到步骤1)制得的基体树脂中，调至黏度15000-25000cps，再加入固化剂、固化促进剂，在高速分散机中高速搅拌30min，转速为800-1200rpm/min制得混合溶液；

3)将银粉加入到步骤2)制得的混合溶液中，在高速分散机中继续高速搅拌40min，转移到真空脱泡机中进行真空脱泡，得到均匀的浆体；

4)将步骤3)中的浆体转移到三辊轧机中轧磨3-6次，得到环氧树脂基低温导电银浆。

本发明的有益效果是：采用上述方案，

本发明的环氧树脂基低温导电银浆具有较高的高导电性，并且，导电银浆的固化温度低，固化温度在120℃左右，实现了低温固化，对构成导电银浆的环氧树脂、固化剂的种类和配比进行了调整，提高了浆料与基材的粘合强度，提高了使用性能，本导电银浆的粘接效果获得较大提升，通过控制稀释剂的重量百分比，使导电浆料具有比较的粘度，粘度在10000-25000cps，该粘度十分有利于丝网印刷工艺，提高使用效果，本发明环氧树脂基低温导电银浆的制备工序简单，不需复杂的制备条件，无需对环氧树脂进行复杂的改性处理，成本较低。

具体实施方式

实施例1：一种环氧树脂基低温导电银浆，包括以下重量份的组分：银粉60重量份、环氧树脂11重量份、固化剂6重量份、固化促进剂3重量份、稀释剂15重量份、抑制剂0.5重量份、流变助剂1.5重量份、添加剂3重量份。

其中，银粉采用粒径为0.5μm球形银粉，环氧树脂为双酚A型环氧树脂E44和脂肪族环氧树脂UVR-6110的混合物，固化剂为聚癸二酸酐，固化促进剂为DMP-30，稀释剂为1.4-丁二醇二缩水甘油醚，抑制剂为顺丁烯二酸，流变助剂为氢化蓖麻油，添加剂为消泡剂和聚乙二醇。

优化调整了导电银浆的配方，在保证较高导电性的前提下实现低温固化，固化的温度为120℃，相比现有导电银浆的固化温度更低，固化的时间缩短，同时，由于环氧树脂、固化剂的种类和配比进行了调整，提高了浆料与基材的粘合强度，本导电银浆的粘接效果获得较大提升，通过控制稀释剂的重量百分比，使导电浆料具有比较的粘度，粘度在10000-25000cps，该粘度十分有利于丝网印刷工艺，提高使用效果。

上述环氧树脂基低温导电银浆的制备方法，包括以下步骤：

1)按比例准确称量双酚A型环氧树脂E44和脂肪族环氧树脂UVR-6110的混合物、顺丁烯二酸、氢化蓖麻油、消泡剂和聚乙二醇、在高速分散机中低速搅拌60min，转速为400rpm/min，使其混合均匀制得基体树脂；

2)将称取的1.4-丁二醇二缩水甘油醚加入到步骤1)制得的基体树脂中，调至适当黏度为18000cps，再加入称取的聚癸二酸酐和DMP-30，在高速分散机中高速搅拌30min，转速为900rpm/min，制得混合溶液；

3)准确称取银粉，将银粉加入到步骤3)制得的混合溶液中，在高速分散机中继续高速搅拌40min，转速为900rpm/min，转移到真空脱泡机中进行真空脱泡，得到均匀的浆体，

4)将步骤3)中的浆体转移到三辊轧机中轧磨3-6次，即可得到本发明的环氧树脂基低温导电银浆。

本发明环氧树脂基低温导电银浆的制备工序简单，不需复杂的制备条件，无需对环氧树脂进行复杂的改性处理，成本较低。

实施例2：一种环氧树脂基低温导电银浆，包括以下重量份的组分：银粉65重量份、环氧树脂12重量份、固化剂4重量份、固化促进剂2重量份、稀释剂13重量份、抑制剂0.4重量份、流变助剂1.6重量份、添加剂2重量份。

其中，银粉采用粒径为5μm片状银粉，环氧树脂为双酚F型环氧树脂NPEF-170和脂肪族环氧树脂UVR-6110的混合物，固化剂为十二烯基丁二酸酐，固化促进剂为三乙醇胺，稀释剂为环氧丙烷丁基醚和环氧丙烷苯基醚的混合物，抑制剂为硼酸乙酯，流变助剂为聚酰胺蜡，添加剂为聚乙二醇。

上述环氧树脂基低温导电银浆的制备方法，包括以下步骤：

1)按比例准确称量双酚F型环氧树脂NPEF-170和脂肪族环氧树脂UVR-6110的混合物、硼酸乙酯、聚酰胺蜡、聚乙二醇、在高速分散机中低速搅拌60min，转速为400rpm/min，使其混合均匀制得基体树脂；

2)将环氧丙烷丁基醚和环氧丙烷苯基醚的混合物加入到步骤1)的基体树脂中，调至黏度为20000cps，再加入十二烯基丁二酸酐和三乙醇胺，在高速分散机中高速搅拌30min，转速为900rpm/min，制得混合溶液；

3)准确称取银粉，加入到步骤2)的混合溶液中，在高速分散机中继续高速搅拌40min后，转速为900rpm/min，转移到真空脱泡机中进行真空脱泡，得到均匀的浆体；

4)将步骤3)中的浆体转移到三辊轧机中轧磨3-6次，即可得到本发明的环氧树脂基低温导电银浆。

实施例3：一种环氧树脂基低温导电银浆，包括以下重量份的组分：银粉70重量份、环氧树脂9重量份、固化剂3重量份、固化促进剂1重量份、稀释剂12重量份、抑制剂0.3重量份、流变助剂0.7重量份、添加剂4重量份。

其中，银粉采用粒径为5μm片状银粉和粒径为0.5μm球形银粉按5：1重量比的混合物，环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51和双酚F型环氧树脂NPEF-170的混合物，固化剂为双氰胺，固化促进剂为DMP-30，稀释剂为烯丙基缩水甘油醚，抑制剂为顺丁烯二酸和硼酸乙酯的混合物，流变助剂为气相二氧化硅，添加剂为消泡剂和聚乙二醇。

上述环氧树脂基低温导电银浆的制备方法，包括以下步骤：

1)按比例准确称量双酚A型环氧树脂E51和双酚F型环氧树脂NPEF-170的混合物、顺丁烯二酸和硼酸乙酯的混合物、气相二氧化硅、消泡剂和聚乙二醇，在高速分散机中低速搅拌60min，转速为400rpm/min，使其混合均匀制得基体树脂；

2)将烯丙基缩水甘油醚加入到步骤1)的基体树脂中，调至黏度25000cps，再加入双氰胺和DMP-30，在高速分散机中高速搅拌30min，转速为900rpm/min，制得混合溶液；

3)称取银粉，将银粉加入到步骤2)的混合溶液中，在高速分散机中继续高速搅拌40min，转速为900rpm/min，转移到真空脱泡机中进行真空脱泡，得到均匀的浆体；

4)将步骤3)中的浆体转移到三辊轧机中轧磨3-6次，即可得到本发明的环氧树脂基低温导电银浆。

将实施例1-3制备的导电银浆通过丝网印刷的方式移印到PET薄膜上，再将PET薄膜放入烘箱中，固化一段时间后从烘箱中取出，待降至室温后测量其体积电阻率，测试结果如表1所示。

表1为实施例1-3制备的导电银浆的性能参数测试表

性能参数	实施例1	实施例2	实施例3
				体积电阻率(Ω·cm)	1.3×10-4	9.0×10-5	1.0×10-4
固化温度/℃	120	120	120
				固化时间/min	40	40	40

从表1可以看出，实施例1-3提供的导电银浆具有较好的导电效果，其体积电阻率均较低，且均能在较低温度下实现固化，达到了低温导电银浆的实际应用要求，更加的符合丝网印刷工艺的使用要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环氧树脂基低温导电银浆，其特征在于，包括以下重量份的组分：银粉55-75重量份、环氧树脂5-15重量份、固化剂0.3-10重量份、固化促进剂0.05-5重量份、稀释剂2-18重量份、抑制剂0.01-1重量份、流变助剂0.1-3重量份、添加剂0.5-5重量份。

2.根据权利要求1所述的一种环氧树脂基低温导电银浆，其特征在于，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂肪族环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种环氧树脂基低温导电银浆，其特征在于，所述的抑制剂为顺丁烯二酸，硼酸乙酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种环氧树脂基低温导电银浆，其特征在于，所述的流变助剂为聚酰胺蜡、气相二氧化硅、氢化蓖麻油中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种环氧树脂基低温导电银浆，其特征在于，所述的添加剂包含消泡剂、表面活性剂中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种环氧树脂基低温导电银浆，其特征在于，所述的稀释剂为环氧丙烷丁基醚、乙二醇、烯丙基缩水甘油醚、环氧丙烷苯基醚、1.4-丁二醇二缩水甘油醚、松油醇、腰果酚缩水甘油醚中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种环氧树脂基低温导电银浆，其特征在于，所述的固化剂为甲基四氢基邻苯二甲酸酐、双氰胺、十二烯基丁二酸酐、聚癸二酸酐、改性咪唑类中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种环氧树脂基低温导电银浆，其特征在于，所述的固化促进剂为DMP-30、三乙醇胺中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的一种环氧树脂基低温导电银浆，其特征在于，所述的银粉为片状银粉、球形银粉中的一种或两种任意比例混合，银粉粒径为30μm以下，振实密度为0.01-10g/cm³。

10.一种环氧树脂基低温导电银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按比例准确称量环氧树脂、抑制剂、流变助剂、添加剂，在高速分散机中低速搅拌60min，转速为400-600rpm/min，混合均匀制得基体树脂；

2)将稀释剂加入到步骤1)制得的基体树脂中，调至黏度15000-25000cps，再加入固化剂、固化促进剂，在高速分散机中高速搅拌30min，转速为800-1200rpm/min制得混合溶液；

3)将银粉加入到步骤2)制得的混合溶液中，在高速分散机中继续高速搅拌40min，转移到真空脱泡机中进行真空脱泡，得到均匀的浆体；

4)将步骤3)中的浆体转移到三辊轧机中轧磨3-6次，得到环氧树脂基低温导电银浆。