CN113290237B - 一种常温成型的纳米导电金属膏与制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种常温成型的纳米导电金属膏与制备方法和应用，本发明的纳米导电金属膏分成了两个组分，一方面可以实现在两种组分没有混合之前不会发生固化，另一方面在使用的时候只需要将两种组分混合即可发生固化，无需加热或采用激光，使用过程更为方便，两种混合反应，逐渐收缩并形成网状结构，促使纳米金属聚集，在最后阶段混合溶液固化，从而达到烧结导电的目的。这一过程中，在常温或者室温的情况下，可紫外激光对混合溶液进行照射，辅助促进溶液反应。本发明提供的常温成型的纳米导电金属膏可以广泛应用于柔性可穿戴设备、柔性显示屏、柔性传感器等领域。

Description

一种常温成型的纳米导电金属膏与制备方法和应用
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，更具体地，涉及一种常温成型的纳米导电金属膏与制备方法和应用。
背景技术
随着科学技术的进步，电子产品朝着小型化、精密化和数字化方向发展，在给社会带来利好的同时，也对线路修复提供了更高的要求。在缺陷线路中，常常需要更为复杂精细的导电电线，从而催生了导电金属膏的生成。传统金属膏的制备对温度以及设备有严格的要求，过程复杂，生产成本高且效率低下。中国专利CN110972403A公开了一种基于纳米铜的精细嵌入式线路的成型方法，利用纳米铜颗粒的尺寸效应，可在260℃左右实现线路成型，但是这种方法需要采用加热烧结或者激光照射才能对纳米铜颗粒进行烧结固化，使用不方便，另外还有部分现有的导电金属膏长时间不使用会自身固化，导致后续无法使用，无法长时间保存。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有纳米导电金属膏需要采用加热或者激光照射才能对进行烧结固化，长时间不使用还会有自发固化的风险的缺陷和不足，提供一种常温成型的纳米导电金属膏，包括两种组分，将其混合后即可实现常温固化，无需加热或者激光固化，而长时间不使用的时候，两种组分分开保存，不会自身发生固化，可以长时间保存。
本发明的又一目的是提供一种常温成型的纳米导电金属膏的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种常温成型的纳米导电金属膏的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种常温成型的纳米导电金属膏，包括第一溶液和第二溶液，其中第一溶液包括网状大分子有机物、第一有机溶液和纳米金属；其中第一有机溶液为丙烯酸、环氧树脂、羟基树脂、丙烯酸乙酯溶液中的一种；第二溶液为异氰酸酯、脂肪胺、指环胺、聚氨酯、缩二脲多异氰酸酯溶液中的一种，所述网状大分子有机物、第一有机溶液和纳米金属的配比为0.4～0.5g：0.5～0.7mL：0.2～0.4mL。
本发明的纳米导电金属膏分成了两个组分，一方面在两种组分没有混合之前不会发生固化，可以长时间放置，不会发生自身的固化，更方便保存，另一方面在使用的时候只需要将两种组分混合在常温下即可发生固化，无需加热或采用激光，使用过程更为方便，两种溶液混合后即可反应，逐渐收缩并形成网状结构，促使纳米金属聚集，在最后阶段混合溶液固化，从而达到烧结导电的目的。这固化过程中，在常温或者室温的情况下，还可以利用紫外激光对混合溶液进行照射，利用激光可促使对激光敏感的网状大分子有机物收缩烧结，辅助促进溶液反应。
优选地，所述第一溶液和第二溶液的体积比为1～10:10～1。
优选地，所述第一有机溶液为丙烯酸乙酯。其具有良好的强度、耐磨性能，保证纳米导电金属膏在固化后具有一定强度。
优选地，所述第二溶液为异氰酸丙酯。具有良好性能的固化作用，可以使膏体快速固化，且收缩率小，使纳米导电金属膏固化后保持原有形状。
优选地，所述的粘稠度为3000cP～4000cP。高粘稠度的，既可以使不同形状的纳米金属有效粘连，也可以充分发挥导电作用。
优选地，所述纳米金属为颗粒状、丝状或块状中的一种或几种。丝状纳米金属促使不同形状的纳米金属互相纠缠贴合，利用形状特性可使得不同形状金属在无外力作用下产生大面积接触。
优选地，所述网状大分子有机物为聚乙二醇。所加入的网状大分子有机物，利用其良好的相溶性和粘接性来粘结不同形状的纳米金属，而网状大分子有机物的体积在挥发过程中会进行收缩，从而包裹不同形状的纳米金属，使其得到导电能力。不仅可以利用其对紫外激光的敏感性来配合紫外激光使其在较低的温度下烧结，还可以增加其平均分子量，使其由粘稠液体转变成蜡状液体来黏连不同形状的纳米金属成为纳米金属膏。
优选地，所述网状大分子有机物中还添加抗氧化剂。可以添加抗氧化剂使聚乙二醇保持稳定。
优选地，所述纳米金属为纳米铜、银、金、锡、铂、钯的一种或多种。
优选地，还包括碳纳米管、石墨烯或碳粉中的一种或几种。可以进一步提高导电性，之后对其通电升温，促使有机物进一步收缩从而再度提高导电性。
本发明保护上述纳米导电金属膏的制备方法，包括如下步骤：
将纳米金属、网状大分子有机物、第一有机溶液混合均匀制成第一溶液，将第二溶液与第一溶液混合均匀后即可得到纳米导电金属膏。
优选地，第一有机溶液与纳米金属颗粒混合在超声条件下进行，能促使纳米金属颗粒重排，使金属膏更加紧实，提高导电性。
由于纳米金属的物理特性，纳米金属膏的成型可以多角度多方向多形态，在用激光烧结前可以用外力来改变金属膏的形态和尺寸，激光烧结后得到的导电纳米金属膏，可以在复杂的、对线路有特殊形态要求的电线路中发挥理想的作用。如若所需制备的导电金属膏要求过长，可以分段进行激光照射保证其延续性。
本发明还保护上述纳米导电金属膏在制备柔性可穿戴设备、柔性显示屏或柔性传感器中的应用。
优选地，将第一溶液滴加于缺陷线路所需位置；将第二溶液加入到缺陷线路中与第一溶液混合均匀，在室温下即可得到纳米导电金属膏并完成固化。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的纳米导电金属膏分成了两个组分，分别为两种不同的，一方面可以实现在两种组分没有混合之前不会发生固化，方便长时间保存，另一方面在使用的时候只需要将两种组分混合即可发生固化，无需加热或采用激光，使用过程更为方便，两种混合反应，逐渐收缩并形成网状结构，促使纳米金属聚集，在最后阶段混合溶液固化，从而达到烧结导电的目的。这固化过程中，也可以利用紫外激光对混合溶液进行照射，利用激光便可促使对激光敏感的网状大分子有机物收缩烧结，辅助促进溶液反应。本发明提供的常温成型的纳米导电金属膏可以广泛应用于柔性可穿戴设备、柔性显示屏、柔性传感器等领域。
附图说明
图1为常温成型的纳米导电金属膏的制备过程，1-不同形状的纳米金属、2-第一有机溶液、3-网状大分子有机物、4-第一溶液、6-第二溶液、7-纳米导电金属膏、8-印刷电路板、9-固化的纳米金属线路。
图2为利用常温成型的纳米导电金属膏修复缺陷电路过程，10-缺陷电路、8-印刷电路板、7-纳米导电金属膏、9-固化的纳米金属线路。
图3为实施例1制得的纳米导电金属膏的微观形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1
一种常温成型的纳米导电金属膏，包括第一溶液和第二溶液，其中第一溶液包括聚乙二醇、丙烯酸乙酯和纳米铜；第二溶液为异氰酸丙酯。
上述常温成型的纳米导电金属膏的制备方法，包括如下步骤：
第一溶液配置方法：将0.5g含有不同大小丝状、块状和颗粒状纳米铜材料放入0.5ml丙烯酸乙酯中，利用超声将纳米铜材料均匀地分散在丙烯酸乙酯溶液中，并使丙烯酸乙酯与之充分混合；再加入0.2mL聚乙二醇，完成第一溶液配置；第二溶液为0.25mL异氰酸丙酯溶液；将第一溶液与第二溶液混合，涂抹在印刷电路板上，待六小时固化后完成纳米导电金属的室温成型。其中制备过程如图1所示。
实施例2
一种常温成型的纳米导电金属膏，包括第一溶液和第二溶液，其中第一溶液包括聚乙二醇、羟基丙烯酸共聚树脂和纳米铜；第二有机溶液为缩二脲多异氰酸酯。
上述常温成型的纳米导电金属膏的制备方法，包括如下步骤：
将0.4g含有不同大小丝状、块状和颗粒状纳米铜、0.7ml含羟基丙烯酸共聚树脂溶液、0.4mL聚乙二醇混合，配置成第一溶液，使用超声使纳米铜均匀分散在溶液中；第二溶液为0.7mL缩二脲多异氰酸酯；在一块印刷电路板中找到未成形电路中长60um宽30um的缺陷位置，滴加第一溶液与第二溶液混合液，直至缺陷位置被溶液铺满；经四小时固化，缺陷位置中的纳米铜导电膏固化成型为导电性能好的铜线，利用常温成型的纳米导电金属膏修复缺陷电路过程如图2所示。
实施例3
一种常温成型的纳米导电金属膏，包括第一溶液和第二溶液，其中第一溶液包括聚乙二醇、环氧树脂和纳米银；第二溶液为聚氨酯。
上述常温成型的纳米导电金属膏的制备方法同实施例1，区别在于组分不同。
实施例4
一种常温成型的纳米导电金属膏，包括第一溶液和第二溶液，其中第一溶液包括聚乙二醇、丙烯酸和纳米锡；第二溶液为脂肪胺。
上述常温成型的纳米导电金属膏的制备方法同实施例1，区别在于组分不同。
图3是实施例1制得的纳米导电金属膏微观形貌图，可以看到在室温下已经完成了固化。实施例1～4采用不同粒径的纳米金属颗粒与溶剂混合组成第一溶液，然后与第二溶液混合，固化后，纳米导电金属膏电阻率为10-6～10-7Ω·m量级，导电性能好。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种常温成型的纳米导电金属膏，其特征在于，包括第一溶液和第二溶液，其中第一溶液包括网状大分子有机物、第一有机溶液和纳米金属；其中第一有机溶液为丙烯酸、环氧树脂、羟基树脂、丙烯酸乙酯溶液中的一种；第二溶液为异氰酸酯、脂肪胺、脂环胺、聚氨酯溶液中的一种，所述网状大分子有机物、第一有机溶液和纳米金属的配比为0.4～0.5g：0.5～0.7mL：0.2～0.4mL；
所述网状大分子有机物为聚乙二醇；
所述第一溶液和第二溶液的体积比为1～10:10～1。
2.根据权利要求1所述纳米导电金属膏，其特征在于，所述聚氨酯为缩二脲多异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述纳米导电金属膏，其特征在于，所述第一有机溶液为丙烯酸乙酯。
4.根据权利要求1所述纳米导电金属膏，其特征在于，所述第二溶液为异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述纳米导电金属膏，其特征在于，所述纳米金属为颗粒状、丝状或块状中的一种或几种。
6.权利要求1～5任一项所述纳米导电金属膏的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将纳米金属、网状大分子有机物、第一有机溶液混合均匀制成第一溶液，将第二溶液与第一溶液混合均匀后即可得到纳米导电金属膏。
7.权利要求1～5任一项所述纳米导电金属膏在制备柔性可穿戴设备、柔性显示屏或柔性传感器中的应用。
8.根据权利要求7所述应用，其特征在于，将第一溶液滴加于缺陷线路所需位置；将第二溶液加入到缺陷线路中与第一溶液混合均匀，在室温下即可得到纳米导电金属膏并完成固化。
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