CN112768112A

CN112768112A - 电子料浆及其制备方法

Info

Publication number: CN112768112A
Application number: CN202011596965.3A
Authority: CN
Inventors: 陈楚辉; 秦先志
Original assignee: Shenzhen Qinyuanchun Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Qinyuanchun Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2040-12-29
Also published as: CN112768112B

Abstract

本申请提供了电子料浆及其制备方法，制备方法包括提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂。将金属粉体、玻璃粉、以及抗氧化剂混合均匀，得到混合物。提供载体溶液，将混合物与载体溶液混合均匀，得到电子料浆。其中，电子料浆可在真空度为1‑100pa的环境下进行烧结。通过在烧结的过程中，利用玻璃粉将金属粉体包裹起来，使金属粉体与外界氧气进行隔离，从而避免金属粉体被氧化。其次，在烧结过程中抗氧化剂的加入，也可提高金属粉体的抗氧化性能，进一步避免金属粉体被氧化。由于玻璃粉与抗氧化剂的加入并与金属粉体的配合，使得本申请的烧结真空度可处于1‑100pa进行制备，降低制备难度与制备成本。

Description

电子料浆及其制备方法

技术领域

本申请属于电子料将技术领域，具体涉及电子料浆及其制备方法。

背景技术

电子浆料是一种新型的电子材料，主要应用于厚膜集成电路、太阳能电池电极、显示器、薄膜开关、加热元器件等领域。目前电子浆料出于原材料成本方面的考虑主要采用贱金属体系。然而虽然贱金属体系成本较低，但是其制备工艺比较复杂，需要在超低真空的条件下进行烧结，因此极大地提高了制备难度与制备成本。

发明内容

鉴于此，本申请第一方面提供了一种电子料浆的制备方法，所述制备方法包括：

提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂；

将所述金属粉体、所述玻璃粉、以及所述抗氧化剂混合均匀，得到混合物；以及

提供载体溶液，将所述混合物与所述载体溶液混合均匀，得到电子料浆；其中，所述电子料浆可在真空度为1-100pa的环境下进行烧结。

本申请第一方面提供的制备方法，先提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂，再将金属粉体、玻璃粉、以及抗氧化剂进行混合。随后在烧结的过程中，首先玻璃粉会熔融并包覆于金属粉体的表面；利用玻璃粉将金属粉体包裹起来，使金属粉体与外界氧气进行隔离，从而避免金属粉体被氧化。其次，抗氧化剂的加入，也可提高金属粉体的抗氧化性能，进一步避免金属粉体被氧化。另外，由于玻璃粉与抗氧化剂的加入并与金属粉体的配合，因此可进一步提高金属粉体的抗氧化性，使得本申请的电子料浆在烧结真空度为1-100pa的环境下进行烧结，从而得到目标产品。这样的话可降低在制备过程中对真空度的要求，从而降低制备难度；并且相比于现有技术，真空度的提高可降低对烧结设备的要求，从而降低制备成本。

综上，本实施方式提供的制备方法，通过添加玻璃粉与抗氧化剂可实现在低真空度下进行制备，从而降低制备难度与制备成本，大大提高了电子浆料制备的普适性，使用户采用普通的烧结设备便可进行制备。

其中，“提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂”包括：

提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂；其中，所述玻璃粉包括第一子玻璃粉、第二子玻璃粉、以及第三子玻璃粉，所述第一子玻璃粉的熔点小于所述第二子玻璃粉的熔点，且所述第二子玻璃粉的熔点小于所述第三子玻璃粉的熔点。

其中，所述第一子玻璃粉的熔点为400-600℃，所述第二子玻璃粉的熔点为700-800℃，所述第三子玻璃粉的熔点为800-1100℃。

其中，所述第三子玻璃粉的含量大于所述第一子玻璃粉的含量，且所述第三子玻璃粉的含量小于所述第二子玻璃粉的含量。

其中，所述玻璃粉的粒径为1-5μm。

其中，“提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂”包括：

提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂；其中，所述抗氧化剂包括石墨、铟、铋、铜、铁、氢化锆、以及氢化钙中的至少一种。

其中，“提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂”包括：

提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂；其中，所述金属粉体包括铜、铝、铁、钨、钼中的至少一种、以及镍与铬。

其中，“提供载体溶液”包括：

提供载体溶液；其中，所述载体溶液包括分散剂、流平剂、偶联剂、触变剂、增稠剂中的至少一种、以及溶剂。

所述电子料浆可在还原性气氛下进行烧结，且烧结温度为800-1100℃。

本申请第二方面提供了一种电子料浆，所述电子料浆包括金属粉体、玻璃粉及抗氧化剂，所述电子料浆烧结后的电阻率为50-100mΩ。

本申请第二方面提供的电子料浆，通过采用本申请第一方面提供的制备方法制备而成，所述电子料浆包括金属粉体、玻璃粉及抗氧化剂，可降低制备难度与制备成本，并且烧结后的电阻率仅为50-100mΩ，可提高电子料浆的导电性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对本申请实施方式中所需要使用的附图进行说明。

图1为本申请一实施方式中电子料浆的制备方法的工艺流程图。

图2为本申请一实施方式中S100所包括的制备方法的工艺流程图。

图3为本申请一实施方式中S100所包括的制备方法的工艺流程图。

图4为本申请一实施方式中S100所包括的制备方法的工艺流程图。

图5为本申请一实施方式中S300所包括的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

在介绍本申请的技术方案之前，再详细介绍下相关技术中的技术问题。

电子浆料是一种新型的电子材料，主要应用于厚膜集成电路、太阳能电池电极、显示器、薄膜开关、加热元器件等领域，可形成各种电子元器件。例如，厚膜电子浆料主要用于电子加热组件制备，尤其涉及加热雾化的技术领域。目前电子料浆的材料主要包括两种体系：一种是贵金属材料体系，例如金、银、钯、钌等。另一种是贱金属材料体系，例如镍、铬、铜、铝、铁等。贵金属体系应用比较普遍，工艺也是比较成熟，但是其原材料价格较高，在应用的广度上受到了一定的限制。然而贱金属体系的材料成本就低很多，因此目前出于原材料成本方面的考虑主要使用贱金属材料体系。但贱金属体系的制备条件较为苛刻，需要在在超低真空条件(0.01-0.1pa)进行烧结。因此这对制备工艺，以及设备的要求较高，这大大提高了制备难度以及制备成本，不适于大规模生产。

请一并参考图1，图1为本申请一实施方式中电子料浆的制备方法的工艺流程图。本实施方式提供了一种电子料浆的制备方法，所述制备方法包括S100，S200，S300。其中，S100，S200，S300的详细介绍如下。

S100，提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂。

S200，将所述金属粉体、所述玻璃粉、以及所述抗氧化剂混合均匀，得到混合物。

S300，提供载体溶液，将所述混合物与所述载体溶液混合均匀，得到电子料浆；其中，所述电子料浆可在真空度为1-100pa的环境下进行烧结。

本实施方式提供的制备方法，先提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂，再将金属粉体、玻璃粉、以及抗氧化剂进行混合。随后在烧结的过程中，首先玻璃粉会熔融并包覆于金属粉体的表面；利用玻璃粉将金属粉体包裹起来，使金属粉体与外界氧气进行隔离，从而避免金属粉体被氧化。并且，玻璃粉还可作为粘性剂将金属粉体粘结于待放置的基体上，从而提高粘结性能与固定性能。

其次，在烧结过程中抗氧化剂的加入，也可提高金属粉体的抗氧化性能，进一步避免金属粉体被氧化。另外，在烧结的过程中，由于玻璃粉与抗氧化剂的加入并与金属粉体的配合，因此可提高金属粉体的抗氧化性，使得本申请的电子料浆可在烧结真空度为1-100pa进行制备烧结，也同样可得到性能优异的目标产品。这样的话可降在制备过程中对真空度的要求，从而降低制备难度；并且相比于现有技术，真空度的提高可降低对烧结设备的要求，从而降低制备成本。可选地，目标产品包括但不限于导电线路，各种导电件，或者电子烟中的烟芯，利用高导电性来起到发热的目的。

综上，本实施方式提供的制备方法，通过添加玻璃粉与抗氧化剂可实现在低真空度下进行制备，从而降低制备难度与制备成本，大大提高了电子浆料制备的普适性，使用户采用普通的烧结设备便可进行制备，便于产业化。

请一并参考图2，图2为本申请一实施方式中S100所包括的制备方法的工艺流程图。本实施方式中，S100“提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂”包括S110。其中，S110的详细介绍如下。

S110，提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂；其中，所述玻璃粉包括第一子玻璃粉、第二子玻璃粉、以及第三子玻璃粉，所述第一子玻璃粉的熔点小于所述第二子玻璃粉的熔点，且所述第二子玻璃粉的熔点小于所述第三子玻璃粉的熔点。

在本实施方式中可提供三种不同熔点的玻璃粉，即所述第一子玻璃粉的熔点小于所述第二子玻璃粉的熔点，且所述第二子玻璃粉的熔点小于所述第三子玻璃粉的熔点。也可以理解为，所述第一子玻璃粉的熔点<所述第二子玻璃粉的熔点<所述第三子玻璃粉的熔点。这样采用三种不同熔点的子玻璃粉，在烧结时玻璃粉不会在某一温度段全部熔融，而是分在三个不同的温度段熔融。相当于使玻璃粉分三次熔融，使玻璃粉可以对金属粉体进行三次包覆，从而提高金属粉体表面玻璃粉的致密性，提高包覆效果，从而进一步减小金属粉体与外界氧气的接触机会与接触面积，进一步提高金属粉体的抗氧化性能。

可选地，在本实施方式中，所述第一子玻璃粉的熔点为400-600℃，所述第二子玻璃粉的熔点为700-800℃，所述第三子玻璃粉的熔点为800-1100℃。

当烧结温度达到400-600℃，第一子玻璃粉会先熔融并包覆在金属粉体、第二子玻璃粉、以及第三子玻璃粉的表面，形成玻璃分层。但此时第二子玻璃粉与第三子玻璃粉还处于固态，并未熔融。

随后当温度继续升高并升高到700-800℃时，此时第二子玻璃粉熔融，且熔融态的第二子玻璃粉，与之前附在第二子玻璃粉表面的第一子玻璃粉会包附在金属粉体上、以及第三子玻璃粉体上，来包覆于第一子玻璃粉未包覆到的区域，以及玻璃粉层的空隙与表面，从而提高玻璃粉层的致密性，进一步提高金属粉体的抗氧化性能。但此时第三子玻璃粉仍处于固态，还未熔融。

当温度继续升高，升高到800-1100℃。此时第三玻璃粉也会熔融，并且熔融态的第三子玻璃、以及包覆于第三子玻璃粉表面的第一子玻璃粉与第二子玻璃粉会第三子对金属粉体进行再次包覆，再次包覆金属粉体上未被包覆的区域，以及玻璃粉层的空隙与表面，再一次提高玻璃粉层的致密性，再一次提高金属粉体的抗氧化性能。通过上述三次在不同温度段的包覆可极大地提高金属粉体的抗氧化性能。

进一步可选地，所述第一子玻璃粉的熔点为450-550℃，所述第二子玻璃粉的熔点为730-770℃，所述第三子玻璃粉的熔点为900-1100℃。

可选地，本实施方式中，所述第三子玻璃粉的含量大于所述第一子玻璃粉的含量，且所述第三子玻璃粉的含量小于所述第二子玻璃粉的含量。

在本实施方式中，还可使三种熔点不同的子玻璃粉的含量不同，本实施方式可使所述第三子玻璃粉的含量大于所述第一子玻璃粉的含量，且所述第三子玻璃粉的含量小于所述第二子玻璃粉的含量。至于第一子玻璃粉的含量与第二子玻璃粉的含量，进一步可选地，第二子玻璃粉的含量大于第一子玻璃粉的含量。即所述第一子玻璃粉的含量<所述第三子玻璃粉的含量<所述第二子玻璃粉的含量。这样的话，可先利用少量的第一子玻璃粉进行第一次包覆，进行初始包覆，在金属粉体上先形成一个基础的玻璃分层。随后再利用大量的第二子玻璃粉进行第二次的包覆，进行主要的包覆，在金属粉体上形成玻璃粉层的主要结构，并对基础玻璃粉层上的空隙和未包覆区域进行包覆。最后再利用相对少量的第三子玻璃粉进行第三次包覆，进行查缺补漏式的包覆，对玻璃分层上的缺陷与空隙进行弥补。综上，本实施方式利用三次不同的包覆进行不同作用的包覆，从而进一步提高玻璃粉层的致密性，再一次提高金属粉体的抗氧化性能。

进一步可选地，按重量分数计，在混合物中，第一子玻璃粉的含量为0-8％，第二子玻璃粉的含量为0-25％，第三子玻璃粉的含量为0-9％。

可选地，本实施方式中，所述玻璃粉的粒径为1-5μm。

本实施方式的玻璃粉的粒径为1-5μm，即第一子玻璃粉、第二子玻璃粉、及第三子玻璃粉的粒径均为1-5μm。本实施方式的玻璃粉只有粒径在1-5μm内时才能发出本申请的技术效果。当玻璃粉的粒径小于1μm时，玻璃粉的粒径过小，无法对金属粉体进行有效地包覆。当玻璃粉的粒径大于5μm时，玻璃粉熔融不完全，导致玻璃粉层内还存在固态的玻璃粉，降低玻璃分层的致密性，从而降低金属粉体的抗氧化性能。

可选地，玻璃粉包括但不限于Li2O-SiO2，Na2O-SiO2，K2O-SiO2，MgO-SiO2，Li2O-B2O3，CaO-SiO2，Na2O-CaO-B2O3，Na2O-WO5,K2O-WO5，Na2O-Al2O3-SiO2,CaO-Al2O3-SiO2,Na2O-Al2O3-SiO2,Na2O-Al2O3-SiO2-B2O3。即第一子玻璃粉、第二子玻璃粉、第三子玻璃粉可从上述材质中进行选择。

请一并参考图3，图3为本申请一实施方式中S100所包括的制备方法的工艺流程图。本实施方式中，S100“提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂”包括S120。其中，S120的详细介绍如下。

S120，提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂；其中，所述抗氧化剂包括石墨、铟、铋、铜、铁、氢化锆、以及氢化钙中的至少一种。

在本实施方式中，抗氧化剂可包括石墨、铟、铋、铜、铁、氢化锆、以及氢化钙中的至少一种。本实施方式提供的抗氧化剂均可实现优异的抗氧化性能。可选地，抗氧化剂包括石墨、铟、铋、铜、铁、氢化锆、以及氢化钙中的一种、两种、或三种。进一步可选地，抗氧化剂包括铟、铋、铜、铁、氢化锆、以及氢化钙中的两种、以及石墨。具体地，抗氧化剂包括石墨、氢化锆、以及氢化钙。按重量分数计，在混合物中，石墨的含量为1-3％，氢化锆与氢化钙的总含量为0.5-1.5％。

请一并参考图4，图4为本申请一实施方式中S100所包括的制备方法的工艺流程图。本实施方式中，S100“提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂”包括S130。其中，S130的详细介绍如下。

S130，提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂；其中，所述金属粉体包括铜、铝、铁、钨、钼中的至少一种、以及镍与铬。

在相关技术中，在贱金属体系中，通常只采用镍铬两种金属元素，稳定性较差，尤其是在高温时，极容易被氧化。导致原材料本身的抗氧化性较差。因此，本实施方式在镍铬两种元素的基础上，再添加铜、铝、铁、钨、钼中的至少一种。添加上述元素可提金属粉体本身的熔点、抗烧结能力、及抗氧化能力。

可选地，金属粉体包括铜、铝、铁、钨、镍、铬、钼。随着添加的元素的种类的增多，可提高金属粉体的稳定性、并进一步提高金属粉体的抗氧化性。进一步可选地，按重量分数计，在混合物中，金属粉体的含量为65-85％。具体地，按重量分数计，在金属粉体中，镍的含量为50-70％，铬的含量为15-30％，铜的含量为4-8％，铝的含量为2-7％，铁的含量为3-10％，钨的含量为1-4％，钼的含量为0.5-3％。

另外，在金属粉体的制备过程中，可采用多种金属元素进行熔炼，采用雾化的方法制备高温条件下性能稳定的铜、铝、铁、钨、镍、铬等合金粉体材料。并且在制备合金粉体材料后，可按上述比例称取定量的粉体材料，再称取1-4倍体积的低熔点有机溶剂(乙醇、甲醇、丙酮等)，将俩者混合均匀配成溶液，再放置在超声波仪器中进行超声分散，10-40min后取出；真空干燥除去有机溶剂获得混合均匀的金属粉体。

请一并参考图5，图5为本申请一实施方式中S300所包括的制备方法的工艺流程图。本实施方式中，S300“提供载体溶液”包括S310。其中，S310的详细介绍如下。

S310，提供载体溶液；其中，所述载体溶液包括分散剂、流平剂、偶联剂、触变剂、增稠剂中的至少一种、以及溶剂。

在本实施方式中还可将所述混合物与所述载体溶液混合均匀，从而得到目标料浆。可选地，载体溶液可包括溶剂，溶剂与功能剂。即溶剂除了用于溶解混合物外，还可溶解功能剂。所述功能剂包括分散剂、流平剂、偶联剂、触变剂、增稠剂中的至少一种。每种功能剂都可发挥不同的作用，从而提高最终制备的目标产品的各项性能。

可选地，所述载体溶液包括分散剂、流平剂、偶联剂、触变剂、增稠剂、以及溶剂。进一步可选地，可采用高沸点的有机物作为溶剂。

可选地，按重量分数计，在混合物中，载体溶液的含量为10-20％。进一步可选地，按重量分数计，在载体溶液中，溶剂的含量为85-95％，分散剂的含量为5-10％，流平剂的含量为3-8％，偶联剂的含量为0.5-1.5％，触变剂的含量为0.5-1.5％，增稠剂的含量为1-3％。

具体地，溶剂包括甲基丙烯酸异丁酯、萜品醇、丙烯酸树脂、环氧树脂、柠檬酸三丁酯、二乙二醇、聚乙烯醇、丙三醇、二乙二醇丁醚等其中的1-4种的混合物料。分散剂包括聚多元醇与乙二醇类物质中的至少一种。流平剂包括丁醚、及聚醚改性硅油类材料中的至少一种。偶联剂包括硅烷偶联剂、及钛酸钡偶联剂一种或者混合物。触变剂包括聚酰胺类与无机小颗粒粉体中的至少一种。增稠剂包括纤维素、淀粉、果胶、琼脂中的至少一种。

可选地，将上述的混合物和载体溶液混合均匀，通过匀质机，三辊轧机处理，得到目标浆料。

可选地，所述电子料浆可在还原性气氛下进行烧结，且烧结温度为800-1100℃。

本实施方式在烧结的过程中可在还原性气氛下烧结所述电子料浆，利用还原性的气体来防止金属粉体氧化，也可以理解为，利用还原性气体来中和烧结气氛中的氧气，从而进一步提高金属粉体的抗氧化性能。可选地，还原性气体包括氢气或一氧化碳。另外，本实施方式可使烧结温度控制在800-1100°，使金属粉体烧结的更加充分。并且因为本申请采用了多种抗氧化的措施，使得即使在较高的烧结温度下也可以达到良好抗氧化性能。

除了上述提供的电子料浆的制备方法，本申请实施方式还提供了一种电子料浆，本申请实施方式的电子料浆及电子料浆的制备方法都可以实现本申请的优点，二者可以一起使用，当然也可以单独使用，本申请对此没有特别的限制。例如，作为一种选择，可以使用上文的电子料浆的制备方法来制备下文的电子料浆。

本实施方式还提供了一种电子料浆、通过采用本申请上述实施方式提供的制备方法制备而成，所述电子料浆包括金属粉体、玻璃粉及抗氧化剂，所述电子料浆烧结后的的电阻率为50-100mΩ。

本实施方式提供的电子料浆，通过采用本申请上述实施方式提供的制备方法制备而成，所述电子料浆包括金属粉体、玻璃粉及抗氧化剂，可降低制备难度与制备成本，并且经烧结后可制备出电阻率仅为50-100mΩ的目标产品，可提高导电性能。可选地，电子料浆烧结后的电阻率为50-80mΩ。进一步可选地，电子料浆烧结后的电阻率为50-60mΩ。

以上对本申请实施方式所提供的内容进行了详细介绍，本文对本申请的原理及实施方式进行了阐述与说明，以上说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种电子料浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂；

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，“提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂”包括：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一子玻璃粉的熔点为400-600℃，所述第二子玻璃粉的熔点为700-800℃，所述第三子玻璃粉的熔点为800-1100℃。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第三子玻璃粉的含量大于所述第一子玻璃粉的含量，且所述第三子玻璃粉的含量小于所述第二子玻璃粉的含量。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃粉的粒径为1-5μm。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，“提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂”包括：

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，“提供金属粉体、玻璃粉与抗氧化剂”包括：

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，“提供载体溶液”包括：

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电子料浆可在还原性气氛下进行烧结，且烧结温度为800-1100℃。

10.一种电子料浆，其特征在于，所述电子料浆包括金属粉体、玻璃粉及抗氧化剂，所述电子料浆烧结后的电阻率为50-100mΩ。