CN113496787B - 一种低温固化液态金属导电浆料及电子器件 - Google Patents
一种低温固化液态金属导电浆料及电子器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113496787B CN113496787B CN202010199501.2A CN202010199501A CN113496787B CN 113496787 B CN113496787 B CN 113496787B CN 202010199501 A CN202010199501 A CN 202010199501A CN 113496787 B CN113496787 B CN 113496787B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid metal
- solvent
- temperature
- low
- conductive paste
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D11/00—Inks
- C09D11/02—Printing inks
- C09D11/03—Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D11/00—Inks
- C09D11/02—Printing inks
- C09D11/10—Printing inks based on artificial resins
- C09D11/102—Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions other than those only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
- C09D11/104—Polyesters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D11/00—Inks
- C09D11/02—Printing inks
- C09D11/10—Printing inks based on artificial resins
- C09D11/106—Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D11/00—Inks
- C09D11/52—Electrically conductive inks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
本发明提供一种低温固化液态金属导电浆料及电子器件,涉及新材料技术领域。按重量百分比计,本发明的低温固化液态金属导电浆料包括:30%~50%的导电粉体、1%~6%的树脂基础料、30%~70%的液态金属微胶囊、0.1%~5%分散剂、10%~30%的混合溶剂和0%~3%交联剂;所述液态金属微胶囊的囊壁为包覆树脂,囊芯为液态金属;所述混合溶剂的沸程为60℃~190℃。本发明技术方案能够在温度敏感的基材上印刷导电线路。
Description
技术领域
本发明涉及新材料技术领域,尤其涉及一种低温固化液态金属导电浆料及电子器件。
背景技术
近年来,随着电子信息技术的迅猛发展,市场对印刷导电材料的特异性和功能性要求越来越苛刻。导电材料逐渐由最初的金属、碳等单一材料发展为复合导电浆料。
现有技术中,用于印刷电子产品制备的导电浆料的固化温度一般在120~200摄氏度,其虽然能够满足在PET、PI等耐温性材料表面印刷,但却无法在对温度敏感的材料表面进行印刷,例如:无法满足在一系列耐温性不好的热塑性材料如PE、PP、ABS、PVC等表面印刷;无法在具有热反应活性的环氧、聚氨酯预制胶膜表面印刷,在烘烤导电浆料时,会造成这类热固性胶膜提前解除封闭发生交联反应,无法在下一道工序或者需要交联反应的时候保持反应活性;有些基材虽然热分解温度高于导电浆料的固化温度,但是其受热时往往发生微观变形,使得印刷图形表面的平整度和尺寸精确度发生变化,实际应用中得到的图形的电阻稳定性会发生波动,造成良品率下降或器件无法使用。
发明内容
本发明提供一种低温固化液态金属导电浆料及电子器件,可以在温度敏感的基材上印刷导电线路。
第一方面,本发明提供一种低温固化液态金属导电浆料,采用如下技术方案:
按重量百分比计,所述低温固化液态金属导电浆料包括:30%~50%的导电粉体、1%~6%的树脂基础料、30%~70%的液态金属微胶囊、0.1%~5%分散剂、10%~30%的混合溶剂和0%~3%交联剂;所述液态金属微胶囊的囊壁为包覆树脂,囊芯为液态金属;所述混合溶剂的沸程为60℃~190℃。
可选地,所述混合溶剂包括沸点为60℃~90℃的第一溶剂,沸点为90℃~150℃的第二溶剂,以及沸点为150℃~190℃的第三溶剂。
进一步地,按质量百分比计,所述混合溶剂包括30%~60%的第一溶剂,40%~50%的第二溶剂,以及10%~20%的第三溶剂。
可选地,所述混合溶剂包括Ks≥200的溶剂,50≤Ks<200的溶剂,10≤Ks<50的溶剂,以及Ks<10的溶剂,其中,Ks为溶剂的挥发速率常数。
进一步地,按重量百分比计,所述混合溶剂中Ks≥200的溶剂占40%~50%,50≤Ks<200的溶剂占30%~50%,10≤Ks<50的溶剂占20%~30%,Ks<10的溶剂占30%~50%。
可选地,所述树脂基础料与所述第三溶剂之间的相容性,优于所述树脂基础料与所述第一溶剂之间的相容性,且优于所述树脂基础料与所述第二溶剂之间的相容性。
可选地,所述树脂基础料为分子量为30000~50000的羟基氯醋树脂,或者,分子量为30000~50000的羧基氯醋树脂。
可选地,所述分散剂为由沸点在60℃~150℃的溶剂溶解的高分子型分散剂。
进一步地,所述分散剂的固含量为20%~40%。
第二方面,本发明提供一种电子器件,所述电子器件包括导电线路,所述导电线路由以上任一项所述的低温固化液态金属导电浆料制成。
本发明提供了一种低温固化液态金属导电浆料及电子器件,由于该低温固化液态金属导电浆料包括导电粉体、树脂基础料、液态金属微胶囊、分散剂、混合溶剂和交联剂,其中,混合溶剂的沸程为60℃~190℃,从而使得该低温固化液态金属导电浆料可以在低于80℃的条件下快速固化成型,并具备良好的电导率,进而可以在温度敏感的基材上印刷导电线路。
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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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性的前提下,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液态金属微胶囊的制备方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的低温固化液态金属导电浆料的制备方法的流程图;
图3为本发明实施例提供的4中低温固化液态金属导电浆料固化时间与方块电阻的关系图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。
需要说明的是,在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。
本发明实施例提供了一种低温固化液态金属导电浆料,具体地,按重量百分比计,该低温固化液态金属导电浆料包括:30%~50%的导电粉体、1%~6%的树脂基础料、30%~70%的液态金属微胶囊、0.1%~5%分散剂、10%~30%的混合溶剂和0%~3%交联剂;液态金属微胶囊的囊壁为包覆树脂,囊芯为液态金属;混合溶剂的沸程为60℃~190℃。
本发明提供了一种低温固化液态金属导电浆料及电子器件,由于该低温固化液态金属导电浆料包括导电粉体、树脂基础料、液态金属微胶囊、分散剂、混合溶剂和交联剂,其中,混合溶剂的沸程为60℃~190℃,从而使得该低温固化液态金属导电浆料可以在低于80℃的条件下快速固化成型,并具备良好的电导率,进而可以在温度敏感的基材上印刷导电线路。
使用本发明实施例提供的低温固化液态金属导电浆料在PE、PVC、ABS、TPU、EVA等不耐温的基材表面印刷形成导电图案或屏蔽涂层;在EVA、异氰酸酯、环氧等预制胶膜表面印刷并且固化成型,固化条件不会造成EVA、异氰酸酯、环氧树脂提前交联;可满足在受热容易变形的超薄膜材表面制备电路。
本发明实施例中的低温固化液态金属导电浆料可以适用于丝网印刷、柔版印刷、转移印刷、挤出式点胶、钢网印刷等成型工艺,成型后加热即可固化。
虽然现有技术中也存在一些室温固化导电漆,但该室温固化导电漆采用乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙酸丁酯、石油醚等作为溶剂,虽然可以实现低温固化干燥,但由于其溶剂沸点过低,在丝网印刷时很容易堵塞丝网,上述室温固化导电漆仅能用于全面涂敷型电子浆料的应用,对于需要制备导电图案的应用无法满足。而本发明实施例的低温固化液态金属导电浆料中的混合溶剂的沸程为60℃~190℃,其能够满足在室温25±3摄氏度条件下,反复印刷2h以上不会造成堵网。
示例性地,本发明实施例中的低温固化液态金属导电浆料中导电粉体的质量百分比为30%、35%、40%、45%或者50%;低温固化液态金属导电浆料中基础树脂料的质量百分比为1%、2%、3%、4%、5%或者6%;低温固化液态金属导电浆料中液态金属微胶囊的质量百分比为30%、40%或者50%;低温固化液态金属导电浆料中分散剂的质量百分比为0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%或者5%;低温固化液态金属导电浆料中混合溶剂的质量百分比为10%、15%、20%、25%或者30%;低温固化液态金属导电浆料中交联剂的质量百分比为0%、1%、1.5%、2%、2.5%或者3%。
下面本发明实施例对低温固化液态金属导电浆料中各组分的具体内容进行举例说明。
可选地,本发明实施例中的导电粉体为导电银粉、导电铜粉、银铜粉中的一种或几种。导电粉体的形状优选为片状结构,以提升低温固化液态金属导电浆料制成的导电线路的柔性。进一步地,片状导电粉体的粒径为2~5微米,此时制成的导电线路同时具备较好的电学性能和柔性。另外,片状导电粉体的长厚比为2~5,以使得一方面片状导电粉体在导电线路的反复弯折过程中发生电化学腐蚀的程度较轻,有利于维持导电线路的稳定性,另一方面填充量无需过高即可达到较好的电导率,有利于导电线路的抗弯折强度以及附着力的提升。另外,粒径过大且长厚比过长的导电粉体会在导电线路的弯折过程中造成受形变影响区域比例增加,需要平衡电阻变化的液态金属的需求量增加,不利于导电线路的电阻稳定性的提升。另外,本发明实施例中的导电粉体的松装密度为1.4~2g/cm3;比表面积为0.4~0.7。
可选地,本发明实施例中的混合溶剂包括沸点为60℃~90℃的第一溶剂,沸点为90℃~150℃的第二溶剂,以及沸点为150℃~190℃的第三溶剂。具有以上所述组成的混合溶剂。需要说明的是,本发明实施例中的第一溶剂可以为单一组分的溶剂,也可以为多种溶剂的混合物,当第一溶剂为多种溶剂的组合物时,只要其中的各溶剂的沸点均处于第一溶剂的沸点范围内即可。类似地,第二溶剂和第三溶剂也均可以为单一组分的溶剂,或者多种溶剂的混合物。
进一步地,按质量百分比计,本发明实施例中的混合溶剂包括30%~60%的第一溶剂,40%~50%的第二溶剂,以及10%~20%的第三溶剂。
可选地,本发明实施例中的混合溶剂包括具有不同挥发速率常数Ks的溶剂,具体地,混合溶剂包括Ks≥200的溶剂,50≤Ks<200的溶剂,10≤Ks<50的溶剂,以及Ks<10的溶剂,以使得既不容易出现混合溶剂整体挥发过快导致低温固化液态金属导电浆料在印刷过程中固化的问题,也不容易出现混合溶剂整体挥发过慢导致低温固化液态金属导电浆料制成的导电线路固化过慢,导电线路制作效率过慢的问题。上述挥发速率常数Ks也可以称作比蒸发速率,具体含义为:以一定时间内醋酸丁酯挥发的质量为100,将其它溶剂在相同时间内所挥发的质量与之相比来表示。某一溶剂的挥发速率常数Ks的值越大,说明该溶剂挥发较快。
需要说明的是,以上所述的Ks≥200的溶剂可以为单一组分的溶剂,也可以为多种溶剂的混合物,当Ks≥200的溶剂为多种溶剂的组合物时,只要其中的各溶剂的Ks均大于或等于200即可。类似地,50≤Ks<200的溶剂,10≤Ks<50的溶剂,以及Ks<10的溶剂也均可以为单一组分的溶剂,或者多种溶剂的混合物。
进一步地,本发明实施例中,按重量百分比计,混合溶剂中Ks≥200的溶剂占40%~50%,50≤Ks<200的溶剂占30%~50%,10≤Ks<50的溶剂占20%~30%,Ks<10的溶剂占30%~50%。这样的比例能保证25℃条件下,低温固化液态金属导电浆料的可印刷时间可达2h~3h,并且印刷得到的导电线路在70℃条件下,20min~30min即可固化完毕,非常适合于产业化应用。
以上内容也就是说,本发明实施例中的混合溶剂既满足同时包括沸点为60℃~90℃的第一溶剂,沸点为90℃~150℃的第二溶剂,以及沸点为150℃~190℃的第三溶剂的条件,也满足同时包括具有不同挥发速率常数Ks的溶剂,具体地,混合溶剂包括Ks≥200的溶剂,50≤Ks<200的溶剂,10≤Ks<50的溶剂,以及Ks<10的溶剂的条件。
针对Ks≥200的溶剂,50≤Ks<200的溶剂,10≤Ks<50的溶剂,以及Ks<10的溶剂与之前所述的第一溶剂、第二溶剂和第三溶剂的对应关系,以第一溶剂为例,第一溶剂可以仅包括Ks≥200的溶剂,50≤Ks<200的溶剂,10≤Ks<50的溶剂,以及Ks<10的溶剂中的一种,也可以包括Ks≥200的溶剂,50≤Ks<200的溶剂,10≤Ks<50的溶剂,以及Ks<10的溶剂中的几种。同样地,第二溶剂也可以包括Ks≥200的溶剂,50≤Ks<200的溶剂,10≤Ks<50的溶剂,以及Ks<10的溶剂中的一种或几种;第三溶剂也可以包括Ks≥200的溶剂,50≤Ks<200的溶剂,10≤Ks<50的溶剂,以及Ks<10的溶剂中的一种或几种。
可选地,本发明实施例中的树脂基础料与混合溶剂中的高沸点溶剂之间的相容性,由于其与低沸点溶剂之间的相容性,也就是,树脂基础料与第三溶剂之间的相容性,优于树脂基础料与第一溶剂之间的相容性,且优于树脂基础料与第二溶剂之间的相容性,这样能够使得树脂基础料能够达到良好分散,且在印刷时,即使少量低沸点溶剂(第一溶剂和/或第二溶剂)挥发损失,也不会造成树脂基础料的显著析出,进而不会造成低温固化液态金属导电浆料的粘度的显著变化。以上相容性主要体现于溶度参数上,可选地,树脂基础料与第三溶剂的溶度参数之间相差不超过2。
示例性地,本发明实施例中的树脂基础料可以为氯醋树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、硝基纤维素等中的一种或几种。以上氯醋树脂可以为羟基氯醋树脂或羧基氯醋树脂,羟基氯醋树脂可以为聚乙烯醇-氯乙烯-醋酸乙烯共聚物,羧基氯醋树脂可以为氯乙烯醋酸乙烯马来酸酐共聚物。以树脂基础料为羟基氯醋树脂为例,其极性超强,有助于对导电粉体的包裹和结合,在混合溶剂挥发时有助于导电粉体更好的排布以形成较好的导电通路,另外,其对低沸点溶剂的束缚较小,能够保证低沸点溶剂的顺利脱除。
可选地,本发明实施例中的树脂基础料为分子量为10000~100000的羟基氯醋树脂或分子量为10000~100000的羧基氯醋树脂,优选为分子量为30000~50000的羟基氯醋树脂或分子量为30000~50000的羧基氯醋树脂。以上所述的分子量范围一方面能够使得较少的羟基氯醋树脂或羧基氯醋树脂即可对导电粉体具有较好的包覆能力,另一方面羟基氯醋树脂或羧基氯醋树脂较易溶解,粘度适中,不仅能够实现导电粉体和液态金属微胶囊的较好分散,还能够保证较好的印刷效果(主要体现在定型和线条精细度方面)。
可选地,本发明实施例中的分散剂为由沸点在60℃~150℃的溶剂溶解的高分子型分散剂。以上沸点范围的选择不仅可以保证在储存、运输、印刷初期,分散剂的溶剂挥发量较少,不会影响分散剂的作用,不存在导电粉体析出的风险,还可以避免混入低温固化液态金属导电浆料中高沸点溶剂,影响制成的导电线路的导电性。例如,本发明实施例中选用有乙酸丁酯(沸点126.5℃)和二甲苯(沸点137℃)以3:1的质量比混合的溶剂溶解的高分子型分散剂。
进一步地,分散剂中的固含量为20%~40%,以使得分散剂在添加量较低的情况下,即可使得导电粉体分散程度较好,即使印刷过程中有少量溶剂挥发,也不会造成导电粉体团聚絮凝。
可选地,本发明实施例中的液态金属微胶囊中的液态金属的熔点满足:至少在由液态金属导电浆料制成的导电线路发生形变时,液态金属呈液态。导电线路在发生弯折、拉伸或扭曲等形变时,液态金属微胶囊会发生形变而破裂,将其中包覆的液态金属释放出来,上述液态金属处于液态,进而具有较好的流动性和变形能力,液态金属可填补导电通路,进而使得导电线路具有较好的柔性。
需要说明的是,上述“液态金属的熔点满足:至少在由液态金属导电浆料制成的导电线路发生形变时,液态金属呈液态”包括多种情况:第一种,导电线路的正常使用(即无明显变形)温度T1与其发生形变时的温度T2相同,则液态金属的熔点应低于上述温度T1或T2即可,以使得在导电线路发生形变时,液态金属呈液态;第二种,导电线路的正常使用温度T1高于其发生形变时的温度T2,则液态金属的熔点应低于上述温度T2,以使得在导电线路发生形变时,液态金属呈液态;第三种,导电线路的正常使用温度T1低于其发生形变时的温度T2,则液态金属的熔点应低于上述温度T2,以使得在导电线路发生形变时,液态金属呈液态,此情况下,在导电线路正常使用时液态金属可以呈液态也可以呈固态。例如,导电线路为水洗唛中的天线,其正常使用温度为室温,在对其进行工业水洗或洗涤龙洗涤时其需要发生形变,洗涤时的温度高于室温,则液态金属的熔点只要保证其在洗涤时液态金属呈液态即可,即液态金属的熔点可以低于洗涤时的温度且高于室温,或者,液态金属的熔点低于室温。
可选地,液态金属微胶囊中的液态金属可以是室温呈液态的镓铟合金、镓锡合金、镓单质、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金等。
可选地,本发明实施例中液态金属微胶囊的直径为3微米~10微米,不仅可以保证在弯折破坏力下,弯折部分处的液态金属微胶囊能够破碎,进而填充因外力形变形成的导电粉体之间形成的大量间隙,减轻弯折时导电线路的电阻变化,还能够保证液态金属微胶囊在导电线路中分布均匀,且避免或减轻在成型过程中液态金属微胶囊的提前破坏。
可选地,本发明实施例中,液态金属微胶囊中,包覆树脂与液态金属比例为1/2到1/10,优选为1/4~1/8,具有此比例时,可以使得包覆树脂量合适,形成的包覆层厚度适中,进而既可以使液态金属微胶囊稳定性的较好,还可以使导电线路在弯折时液态金属微胶囊能够及时破碎补偿电阻变化,除此之外还能使低温固化液态金属导电浆料的导电性较好。
另外,本发明实施例中的液态金属微胶囊还可以包括有机硅助剂,有机硅助剂分子柔性大,可以填补较为刚性的包覆树脂在包覆液态金属时形成的大尺寸缺口,提高液态金属微胶囊的包覆率;此外能提供一定的柔韧性,使得在印刷过程中液态金属为微胶囊被挤破的概率显著下降。可选地,本发明实施例中有机硅助剂与包覆树脂的重量比为1/5~1/10,以使得有机硅助剂能够较好的实现上述功能,且还能使得液态金属微胶囊具有较好的力学性能。
可选地,液态金属微胶囊中的包覆树脂包括聚酯树脂、密胺树脂、氯醋树脂、氯乙烯醋酸乙烯树脂、有机硅树脂、明胶、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖、聚氨酯树脂、聚丙烯酸树脂、氯乙烯醋酸乙烯树脂、环氧树脂、氟碳树脂、环氧丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、硝化纤维素、乙基纤维素、醇酸树脂、氨基树脂、氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、羟基改性的氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、热塑性聚氨酯树脂、具有封闭基团的异氰酸酯及其低聚物中的一种或几种。
示例性地,如图1所示,图1为本发明实施例提供的液态金属微胶囊的制备方法的流程图,本发明实施例中液态金属微胶囊的制备方法包括:
步骤S11、将包覆树脂溶解成均一的溶液。
步骤S12、按比例称量液态金属,并与步骤S11所得的包覆材料共同装入可插入超声探头并兼具搅拌功能的密闭的容器中;
步骤S13、插入超声探头,充入保护气体,并进行超声振荡,同时开启搅拌;
步骤S14、混合完成后,利用行星均质机对上述材料进行搅拌并脱泡。
需要说明的是,由于在液态金属微胶囊的制备过程中,需要利用高能的混合方式,为避免在此过程中溶剂的大量挥发,可选用高沸点溶剂(如沸点高于150℃的溶剂),这会使得制备得到的液态金属微胶囊中残存微量的高沸点溶剂。本发明实施例中之前所述的液态金属微胶囊的比例,既能够保证低温固化液态金属导电浆料的流动性和印刷性,又能够保证低温固化液态金属导电浆料固化后形成的导电线路的导电性。例如,若液态金属微胶囊的比例高于上限(70%),则会在超低温(低于70℃)固化时,液态金属微胶囊中残存的微量高沸点溶剂可能会显著影响电阻值,而若为了保证电阻值,则需进一步提高导电粉体的含量,将会对低温固化液态金属导电浆料的印刷性存在显著影响。另外,若液态金属微胶囊的比例低于下限(30%),则不利于制成的导电线路的柔性的提升。
可选地,本发明实施例中的交联剂可以为异氰酸酯固化剂,优选为具有封闭基团的异氰酸酯及其低聚物。进一步地,封闭基团的解封温度在70~120℃,例如,封闭基团为苯酚、吡啶酚中的一种。交联剂主要具有以下作用:一方面通过与基础树脂料中的活性基团(如羟基或羧基)反应,使得基础树脂料由原来的线状结构交联成网状结构,显著提高其耐溶剂性和耐水性(耐水解性);另一方面,显著提高基础树脂料与基材的附着力。其中,交联剂不具有封闭基团时,应在低温固化液态金属导电浆料中其他组分都混合完成之后,且低温固化液态金属导电浆料即将使用之前添加,以避免其在导电线路固化之前与树脂基础料反应。
另外,本发明实施例中的低温固化液态金属导电浆料还可以包括其他功能助剂,如抗氧化剂、流平剂、消泡剂、粘度调节剂中的一种或几种。
可选地,本发明实施例中的低温固化液态金属导电浆料由第一组分和第二组分复配形成,液态金属微胶囊位于第一组分中,导电粉体、基础树脂料、混合溶剂和分散剂位于第二组分中,交联剂可以预混于第一组分中,或者第二组分中,也可以在第一组分和第二组分复配过程中加入。第一组分和第二组分的复配过程可以在分别制作完成第一组分和第二组分后即刻完成,然后作为低温固化液态金属导电浆料进行储存或使用,也可以在分别制作完成第一组分和第二组分后,第一组分和第二组分分别储存,在需要使用低温固化液态金属导电浆料时,提前一定时间(几分钟~几小时)定量称取第一组分和第二组分进行复配即可。
示例性地,如图2所示,图2为本发明实施例提供的低温固化液态金属导电浆料的制备方法的流程图,本发明实施例中低温固化液态金属导电浆料的制备方法包括:
步骤S21、制备混合溶剂;
步骤S22、通过混合溶剂将树脂基础料溶解成均一的溶液;
步骤S23、将分散剂添加到步骤S22所得溶液中,并混合均匀;
步骤S24、将导电粉体与步骤S23所得的材料共同装入密闭的容器中,利用搅拌机进行预分散;
步骤S25、混合完成后,利用三轴辊轧机或卧式砂磨机对上述材料进行加工;
步骤S26、添加交联剂和液态金属微胶囊,混合均匀,得到低温固化液态金属导电浆料。
在以上各步骤中,可适当选择真空密封容器,以减少混合溶剂中低沸点溶剂的挥发。
此外,本发明实施例还提供一种电子器件,该电子器件包括导电线路,导电线路由以上任一项所述的低温固化液态金属导电浆料制成。上述电子器件可以为柔性传感器、可穿戴设备、柔性电子标签、FPC电路板等任何需要使用导电线路的电子器件,尤其适用于需要柔性的导电线路的电子器件。
下面为了本领域技术人员理解和实施本发明实施例中的低温固化液态金属导电浆料,本发明实施例提供几个具体实施例。
实施例1
混合溶剂:
43%的CH3COO(CH2O)2CH3;17%的CH3COO(CH2O)3CH3占;22%的CH3COO(CH2O)4CH3;15%的CH3COO(CH2O)5CH3;3%的CH3COO(CH2O)6CH3。
低温固化液态金属导电浆料:
实施例2
混合溶剂:40%的甲酸异丁酯、42%的丙酸丙酯和18%的丁酸异戊酯。
低温固化液态金属导电浆料:
组成 | 类型 | 用量(份) |
混合溶剂 | 见上述内容 | 6 |
树脂基础料 | 聚酯树脂 | 2 |
交联剂 | 苯酚封端的异氰酸酯 | 0 |
导电粉体 | 片状银粉 | 17 |
液态金属微胶囊 | 自制 | 5 |
分散剂 | 高分子分散剂 | 0.4 |
实施例3
混合溶剂:丁酮34%、异丁基甲基酮30%、环己酮22%,4-庚酮14%。
低温固化液态金属导电浆料:
实施例4
实施例4与实施例3相比用球状银粉替代片状银粉。
测试结果:
电学性能:如图3所示,图3为本发明实施例提供的4种低温固化液态金属导电浆料固化时间与方块电阻的关系图,在70摄氏度烘烤30分钟后,以上4个实施例(图3中以1、2、3、4表示)对应的物料的方块电阻均低于50毫欧(25.4微米厚度条件),同样厚度和固化条件下,市售普通低温银浆方块电阻为100毫欧以上。
耐溶剂性:
编号 | 乙醇 | 丙酮 | 石油醚 | 乙酸乙酯 |
实施例1 | 耐 | 耐 | 耐 | 耐 |
实施例2 | 耐 | 不耐 | 不耐 | 不耐 |
实施例3 | 耐 | 耐 | 耐 | 耐 |
实施例4 | 耐 | 耐 | 耐 | 耐 |
以上所述的耐溶剂性指的是利用溶剂擦拭200次,无显著变化。
附着力:
使用实施例1、3、4中的低温固化液态金属导电浆料制成的导电线路与基材(初黏温度在80℃的TPU热熔胶)的附着力为5B,使用实施例2中的低温固化液态金属导电浆料制成的导电线路与基材的附着力为3B。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种低温固化液态金属导电浆料,其特征在于,按重量百分比计,所述低温固化液态金属导电浆料包括:30%~50%的导电粉体、1%~6%的树脂基础料、30%~50%的液态金属微胶囊、0.1%~5%分散剂、10%~30%的混合溶剂和0%~3%交联剂;
所述液态金属微胶囊的囊壁为包覆树脂,囊芯为液态金属;
所述混合溶剂的沸程为60℃~190℃;按质量百分比计,所述混合溶剂包括30%~60%沸点为60℃~90℃的第一溶剂,40%~50%沸点为90℃~150℃的第二溶剂,以及10%~20%沸点为150℃~190℃的第三溶剂;所述混合溶剂的各组分重量百分比之和满足100%。
2.根据权利要求1所述的低温固化液态金属导电浆料,其特征在于,所述混合溶剂包括Ks≥200的溶剂,50≤Ks<200的溶剂,10≤Ks<50的溶剂,以及Ks<10的溶剂,其中,Ks为溶剂的挥发速率常数。
3.根据权利要求1所述的低温固化液态金属导电浆料,其特征在于,所述树脂基础料与所述第三溶剂之间的相容性,优于所述树脂基础料与所述第一溶剂之间的相容性,且优于所述树脂基础料与所述第二溶剂之间的相容性。
4.根据权利要求1所述的低温固化液态金属导电浆料,其特征在于,所述树脂基础料为分子量为30000~50000的羟基氯醋树脂,或者,分子量为30000~50000的羧基氯醋树脂。
5.根据权利要求1所述的低温固化液态金属导电浆料,其特征在于,所述分散剂为由沸点在60℃~150℃的溶剂溶解的高分子型分散剂。
6.根据权利要求5所述的低温固化液态金属导电浆料,其特征在于,所述分散剂的固含量为20%~40%。
7.一种电子器件,其特征在于,所述电子器件包括导电线路,所述导电线路由如权利要求1~6任一项所述的低温固化液态金属导电浆料制成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010199501.2A CN113496787B (zh) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | 一种低温固化液态金属导电浆料及电子器件 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010199501.2A CN113496787B (zh) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | 一种低温固化液态金属导电浆料及电子器件 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113496787A CN113496787A (zh) | 2021-10-12 |
CN113496787B true CN113496787B (zh) | 2022-10-04 |
Family
ID=77993547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010199501.2A Active CN113496787B (zh) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | 一种低温固化液态金属导电浆料及电子器件 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113496787B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114214043B (zh) * | 2021-12-28 | 2023-09-19 | 上海胶泰新材料科技有限公司 | 核壳型导热粒子、其制备方法及导热填料 |
CN114664474A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-06-24 | 广东鸿翔瑞材料科技有限公司 | 合金型导电膏及其制备方法、电路板的制备方法 |
CN116313218A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-06-23 | 北京梦之墨科技有限公司 | 一种超低温固化耐磨导电浆料及其制备方法与应用 |
CN116218150B (zh) * | 2023-03-31 | 2024-06-14 | 武汉联影医疗科技有限公司 | 一种匹配材料及其应用和制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011057859A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Harima Chemicals Inc | 低温硬化可能な導電性ペースト |
CN102938259A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-02-20 | 彩虹集团公司 | 一种低温固化导电浆料及其制备方法 |
CN105593945A (zh) * | 2013-10-18 | 2016-05-18 | 三星Sdi株式会社 | 对人体无害的异向性导电膜组成物、异向性导电膜及由所述膜连接的半导体装置 |
CN106158068A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-23 | 湖南省国银新材料有限公司 | 导电银浆及其制备方法 |
CN110729071A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-01-24 | 北京梦之墨科技有限公司 | 液态金属导电浆料及电子器件 |
-
2020
- 2020-03-20 CN CN202010199501.2A patent/CN113496787B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011057859A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Harima Chemicals Inc | 低温硬化可能な導電性ペースト |
CN102938259A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-02-20 | 彩虹集团公司 | 一种低温固化导电浆料及其制备方法 |
CN105593945A (zh) * | 2013-10-18 | 2016-05-18 | 三星Sdi株式会社 | 对人体无害的异向性导电膜组成物、异向性导电膜及由所述膜连接的半导体装置 |
CN106158068A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-23 | 湖南省国银新材料有限公司 | 导电银浆及其制备方法 |
CN110729071A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-01-24 | 北京梦之墨科技有限公司 | 液态金属导电浆料及电子器件 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113496787A (zh) | 2021-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113496787B (zh) | 一种低温固化液态金属导电浆料及电子器件 | |
CN110729071B (zh) | 液态金属导电浆料及电子器件 | |
JP2005294254A (ja) | 導電性銀ペースト及びそれを用いた電磁波シールド部材 | |
WO2013161966A1 (ja) | 導電性組成物 | |
US20220336120A1 (en) | Conductive material, method for manufacturing the same, and electronic device | |
WO1996024938A1 (fr) | Poudre composite conductrice, pate conductrice, procede de production de cette pate, circuit electrique et son procede de fabrication | |
CN108447587A (zh) | 一种新型快速固化低温导电银浆及其制备方法 | |
US10550291B2 (en) | Core-shell, oxidation-resistant, electrically conducting particles for low temperature conductive applications | |
WO2017141473A1 (ja) | 導電性ペースト及びこれを用いて形成された導電性膜 | |
EP3369781B1 (en) | Resin composition, bonded body and semiconductor device | |
JP2013114836A (ja) | 加熱硬化型導電性ペースト組成物 | |
JP6488156B2 (ja) | 導電性ペースト | |
JP3513636B2 (ja) | 複合導電粉、導電ペースト、電気回路及び電気回路の製造法 | |
JP5775438B2 (ja) | 銀微粒子分散液 | |
US20190100641A1 (en) | Fine silver particle dispersion | |
CN114464345A (zh) | 导电银浆、制备方法及复合结构 | |
US11450447B2 (en) | Fine silver particle dispersion | |
CN114502681A (zh) | 用于屏蔽电磁波的混合粘结剂组合物、用于屏蔽电磁波的混合粘结剂的制备方法及用于屏蔽电磁波的混合粘结膜 | |
CN111128441A (zh) | 一种液态金属导电浆料、电子器件 | |
CN102344645B (zh) | 环氧树脂复合材料及其制作方法 | |
KR20120053687A (ko) | 도전성 페이스트 조성물 | |
CN109448886B (zh) | 导电银浆的制备方法及产品 | |
US11932771B2 (en) | Stretchable conductive paste and film | |
US20230317311A1 (en) | Liquid metal microcapsule, conductive paste and preparation method thereof, and electronic device | |
CN113053559B (zh) | 一种液态金属导电浆料及其制备方法、电子器件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |