CN114446511B - 一种镭射用导电银浆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种镭射用导电银浆及其制备方法，镭射用导电银浆包括以下原料组分：银粉、树脂混合物、有机溶剂、助剂、固化剂和相容剂；其中，相容剂包括甜菜碱和硬脂酸中的至少一种；树脂混合物包括环氧树脂、聚酰胺‑酰亚胺和氯醋树脂。本发明将环氧树脂、氯醋树脂和聚酰胺‑酰亚胺进行复配，通过三者的协同作用，使树脂与银粉的粘结效果好，从而大大提高了镭射用导电银浆的导电性能；通过相容剂的添加，提高了银粉与树脂间的相容性，从而进一步提高了导电性能；此外，该镭射用导电银浆固化后具有优异的耐高温性能和力学性能，且与基材的附着力良好，从而使其激光镭射后得到的线路的稳定性好，避免出现开裂、脱落等不良现象。

Description

一种镭射用导电银浆

技术领域

本发明涉及导电浆料技术领域，特别涉及一种镭射用导电银浆。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，电子显示技术尤其是触摸屏技术的发展是前所未有的，这些都促使电子显示产品向小型化、微型化、轻质、实用、环保等方向发展。而随着近年来丝网印刷技术的不断升级细化，尤其是镭射光刻技术的出现，使得在ITO、普通玻璃和PET薄膜材料等基材上制备微米级导电线路已经成为可能。

在此基础上，镭射用导电浆料成为其中的关键材料。但现有的镭射用导电银浆的导电性能不够理想。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种辐射用导电银浆及其制备方法，旨在提供一种导电性能好的辐射用导电浆料。

为实现上述目的，本发明提出一种镭射用导电银浆，所述镭射用导电银浆包括以下原料组分：

银粉、树脂混合物、有机溶剂、助剂、固化剂和相容剂；

其中，所述相容剂包括甜菜碱和硬脂酸中的至少一种；

所述树脂混合物包括环氧树脂、聚酰胺-酰亚胺和氯醋树脂。

可选地，所述镭射用导电银浆中，各原料组分的质量分数为：

50～65％银粉、10～15％树脂混合物、16～26％有机溶剂、2～6％助剂、0.5～2％固化剂、1～5％相容剂。

可选地，所述环氧树脂、氯醋树脂和聚酰胺-酰亚胺的质量比为5～7：1：0.2～0.6。

可选地，所述相容剂包括甜菜碱和硬脂酸，所述甜菜碱和所述硬脂酸的质量比为1～3:1～3。

可选地，所述银粉包括片状银粉和球形银粉。

可选地，所述片状银粉的粒径为1～2μm；和/或，

所述球形银粉的粒径为20～50nm；和/或，

所述片状银粉和球形银粉的质量比为5～8：1。

可选地，所述助剂包括分散剂、增稠剂和流平剂中的至少一种。

可选地，所述固化剂包括硫醇类、双氰胺类、阳离子类固化剂中的至少一种。

可选地，所述有机溶剂包括乙二醇乙醚乙酸酯、环己酮和混合二元酸酯中的任意一种。

基于上述目的，本发明还提出一种如上所述的镭射用导电银浆的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S10、将树脂混合物溶解于有机溶剂中，得到树脂溶液；

S20、将银粉、相容剂、固化剂和助剂加入所述树脂溶液中，搅拌均匀，然后研磨、过筛，得到浆料；

S30、将所述浆料进行真空脱泡，得到镭射用导电银浆。

本发明提供的技术方案中，以银粉、树脂混合物、有机溶剂、助剂、固化剂和相容剂为原料制得镭射用导电银浆，树脂混合物包括环氧树脂、聚酰胺-酰亚胺和氯醋树脂，其中，环氧树脂含有环氧基、羟基等强极性基团，粘结性好，氯醋树脂的主链表现为直链状，固化时表现出较高的收缩率，从而使银粉粒子间紧密接触，聚酰胺-酰亚胺的强度高、粘结性好，能与环氧树脂互混交联固化，本发明将环氧树脂、氯醋树脂和聚酰胺-酰亚胺进行复配，通过三者的协同作用，使树脂与银粉的粘结效果好，从而大大提高了镭射用导电银浆的导电性能；通过相容剂的添加，提高了银粉与树脂间的相容性，从而进一步提高了导电性能；此外，该镭射用导电银浆固化后具有优异的耐高温性能和力学性能，且与基材的附着力良好，从而使其激光镭射后得到的线路的稳定性好，避免出现开裂、脱落等不良现象。

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为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相关的附图。

图1为本发明提出的镭射用导电银浆的制备方法的一实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

现有的镭射用导电银浆的导电性能不够理想，鉴于此，本发明提出一种镭射用导电银浆，所述镭射用导电银浆包括以下原料组分：

银粉、树脂混合物、有机溶剂、助剂、固化剂和相容剂；其中，所述相容剂包括甜菜碱和硬脂酸中的至少一种；所述树脂混合物包括环氧树脂、聚酰胺-酰亚胺和氯醋树脂。

所述树脂混合物的部分分子链会吸附在银粉的外表面，在银粉粒子间起到桥连作用，银粉与树脂混合物的粘结效果越好，银粉粒子间的桥连作用就越频繁，制得的镭射用导电银浆的导电性能也就越好。

环氧树脂是一类分子结构中含有两个以上环氧基团的有机高分子聚合物，具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐药品性能和粘结性能。

聚酰胺-酰亚胺是酰亚胺环和酰胺键有规则交替排列的一类聚合物，机械强度高；其热变形温度为250～300℃，具有良好的耐高温性能；粘结性好，还能与环氧树脂互混交联固化。

氯醋树脂对基材的附着力良好，且其主链表现为直链状，固化时表现出较高的收缩率，从而使银粉粒子间紧密接触。

环氧树脂的固化温度较高，难以在常温下进行固化，使镭射用导电银浆的固化条件苛刻，在本实施例中，通过添加固化剂，促进树脂混合物的固化，从而降低镭射用导电银浆的固化温度，且提高了其固化质量。

所述相容剂包括甜菜碱和硬脂酸中的至少一种，也即，相容剂可以为甜菜碱、硬脂酸、甜菜碱与硬脂酸的混合物等。较优地，相容剂由甜菜碱和硬脂酸复配得到，通过甜菜碱与硬脂酸的协同作用，使银粉与树脂间的相容性更好，从而大大提高了导电性能和力学性能。

本发明提供的技术方案中，以银粉、树脂混合物、有机溶剂、助剂、相容剂为原料制得镭射用导电银浆，树脂混合物包括环氧树脂、聚酰胺-酰亚胺和氯醋树脂，其中，环氧树脂含有环氧基、羟基等强极性基团，粘结性好，氯醋树脂的主链表现为直链状，固化时表现出较高的收缩率，从而使银粉粒子间紧密接触，聚酰胺-酰亚胺的强度高、粘结性好，能与环氧树脂互混交联固化，本发明将环氧树脂、氯醋树脂和聚酰胺-酰亚胺进行复配，通过三者的协同作用，使树脂与银粉的粘结效果好，从而大大提高了镭射用导电银浆的导电性能；通过相容剂的添加，提高了银粉与树脂间的相容性，从而进一步提高了导电性能；此外，该镭射用导电银浆固化、镭射蚀刻后的线路具有优异的耐高温性能和力学性能，且与基材的附着力良好，从而使其激光镭射后得到的线路的稳定性好，避免出现开裂、脱落等不良现象。

进一步地，所述环氧树脂、氯醋树脂和聚酰胺-酰亚胺的质量比为5～7：1：0.2～0.6，在上述配比下，镭射用导电银浆的导电性能最佳。

在一优选实施例中，所述相容剂包括甜菜碱和硬脂酸，且所述甜菜碱和所述硬脂酸的质量比为1～3:1～3，在上述配比下，银粉与树脂间的相容性尤佳。

在本实施例中，所述银粉包括片状银粉和球形银粉，如此，片状银粉之间进行面接触，同时球形银粉在片状银粉间进行点的接触，减少了片粉间的“滑移”，使银粉之间的接触效果理想，从而使导电性能良好。

为了使片状银粉和球形银粉之间的接触效果更好，较优地，所述片状银粉的粒径为1～2μm；和/或，所述球形银粉的粒径为20～50nm。

为使银粉粒子间能较好的接触，片状银粉需在银粉中占较大比例，出于成本和接触效果的考虑，在本实施例中，所述片状银粉和球形银粉的质量比为5～8：1。

环氧树脂和聚酰胺-酰亚胺的固化温度较高，难以在常温下进行固化，使镭射用导电银浆的固化条件苛刻，在本实施例中，通过添加固化剂，能促进树脂混合物的固化，从而降低镭射用导电银浆的固化温度，且提高了其固化质量。较优地，所述固化剂包括硫醇类、双氰胺类、阳离子类固化剂中的至少一种，通过选用上述固化剂，使固化温度较低、固化时间适宜。

本发明不限制所述助剂的具体种类，可根据镭射用导电银浆的实际应用而添加，在本实施例中，所述助剂包括分散剂、增稠剂和流平剂中的至少一种。增稠剂的添加，能提高浆料的稠度，从而可以在减少银粉用量的情况下，得到粘度适宜、印刷性能好的镭射用导电银浆。分散剂的添加，能增强镭射用导电银浆的分散性和均一性。流平剂的添加，使镭射用导电银浆固化得到的涂膜致密、平整。但助剂的加入，会对镭射用导电浆料的导电性产生一定的不利影响，因此，需要综合考虑导电镭射银浆在不同应用中的具体需要，而相应添加。

进一步地，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠和司班80中的至少一种。在另一实施例中，所述流平剂包括为乙二醇丁醚、丙烯酸酯流平剂和有机硅油中的至少一种。在另一实施例中，所述增稠剂包括苯氧基树脂和丁基橡胶中的至少一种。

有机溶剂主要用于树脂混合物的溶解和银粉的分散，在本实施例中，所述有机溶剂包括乙二醇乙醚乙酸酯、环己酮和混合二元酸酯(DBE)中的任意一种，上述溶剂与树脂混合物的匹配性好，使树脂混合物能均匀的收缩，从而使银粉粒子有效接触面积大，具有优异的导电性能。

经过发明人的大量实验后得出，较优地，所述镭射用导电银浆中，各原料组分的质量分数为：50～65％银粉、10～15％树脂混合物、16～26％有机溶剂、2～6％助剂、2～6％相容剂。在上述配比下，制得的镭射用导电银浆的导电性能更好，附着力、力学性能均佳，同时减少了银粉的使用量，成本较低。

进一步地，本发明还提出一种如上所述的镭射用导电银浆的制备方法，请结合参阅图1，在本实施例中，所述镭射用导电银浆的制备方法包括以下步骤：

步骤S10、将树脂混合物溶解于有机溶剂中，得到树脂溶液。

在70～90℃和搅拌条件下，依次将环氧树脂、氯醋树脂、聚酰胺-酰亚胺加入有机溶剂中，继续搅拌使其溶解完全，得到树脂溶液。

步骤S20、将银粉、相容剂、固化剂和助剂加入所述树脂溶液中，搅拌均匀，然后研磨、过筛，得到浆料。

对于研磨步骤的具体操作，本发明不做限制，在本实施例中，使用三辊研磨机进行研磨，然后过筛，以得到细度＜20μm的浆料。

步骤S30、将所述浆料进行真空脱泡，得到镭射用导电银浆。

研磨过程中由于快速的滚动或助剂的影响使浆料中残留较多气泡，本发明通过真空脱泡处理，以较好的去除其气泡，使得到的镭射用导电银浆固化后的涂膜平整、致密，从而提高其使用性能。

以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下表1为实施例1-6的镭射用导电银浆的配方。

表1原料配方

银粉

树脂混合物

有机溶剂

助剂

固化剂

相容剂

实施例1

60％

12％

16％

6％

2％

4％

实施例2

50％

15％

26％

3％

1％

5％

实施例3

65％

10％

20％

2％

2％

1％

实施例4

58％

13％

18％

6％

1.5％

3.5％

实施例5

60％

12％

16％

6％

2％

4％

实施例6

60％

12％

16％

6％

2％

4％

实施例1

(1)按照上表1所示的配方称取各原料组分，其中，银粉包括片状银粉和球形银粉，片状银粉和球形银粉的质量比为6:1；树脂混合物中，环氧树脂、氯醋树脂和聚酰胺-酰亚胺的质量比为6:1:0.4；有机溶剂为乙二醇乙醚乙酸酯；助剂为分散剂(聚乙烯吡咯烷酮)和流平剂(有机硅油)，且分散剂和流平剂的质量比为1:1；固化剂为硫醇类；相容剂为甜菜碱和硬脂酸，甜菜碱和硬脂酸的质量比为2:3。

(2)在70～90℃和搅拌条件下，依次将环氧树脂、氯醋树脂、聚酰胺-酰亚胺加入有机溶剂中，继续搅拌使其溶解完全，得到树脂溶液；将银粉、相容剂、固化剂和助剂加入所述树脂溶液中，搅拌均匀，用三辊研磨机研磨、然后过筛，得到细度＜20μm的浆料；将所述浆料使用真空脱泡机进行真空脱泡，得到镭射用导电银浆。

实施例2

(1)按照上表1所示的配方称取各原料组分，其中，银粉包括片状银粉和球形银粉，片状银粉和球形银粉的质量比为5:1；树脂混合物中，环氧树脂、氯醋树脂和聚酰胺-酰亚胺的质量比为5:1:0.3；有机溶剂为混合二元酸酯；助剂为增稠剂(丁基橡胶)和流平剂(丙烯酸酯流平剂)，且增稠剂和流平剂的质量比为3:1；固化剂为双氰胺类；相容剂为甜菜碱和硬脂酸，甜菜碱和硬脂酸的质量比为1:2。

(2)与实施例1的步骤(2)相同，得到镭射用导电银浆。

实施例3

(1)按照上表1所示的配方称取各原料组分，其中，银粉包括片状银粉和球形银粉，片状银粉和球形银粉的质量比为8:1；树脂混合物中，环氧树脂、氯醋树脂和聚酰胺-酰亚胺的质量比为7:1:0.6；有机溶剂为乙二醇乙醚乙酸酯；助剂为流平剂(乙二醇丁醚)；固化剂为阳离子类固化剂；相容剂为甜菜碱和硬脂酸，甜菜碱和硬脂酸的质量比为1:1。

(2)与实施例1的步骤(2)相同，得到镭射用导电银浆。

实施例4

(1)按照上表1所示的配方称取各原料组分，其中，银粉包括片状银粉和球形银粉，片状银粉和球形银粉的质量比为5.5:1；树脂混合物中，环氧树脂、氯醋树脂和聚酰胺-酰亚胺的质量比为6:1:0.2；有机溶剂为乙二醇乙醚乙酸酯；助剂为分散剂(十二烷基磺酸钠)和增稠剂(苯氧基树脂)，且分散剂和增稠剂的质量比为1:1；固化剂为硫醇类；相容剂为甜菜碱和硬脂酸，甜菜碱和硬脂酸的质量比为3:1。

(2)与实施例1的步骤(2)相同，得到镭射用导电银浆。

实施例5

除了将相容剂替换为甜菜碱(即不添加硬脂酸)，其余组分的具体选择、组分的配比、制备步骤等与实施例1相同。

实施例6

除了将相容剂替换为硬脂酸(即不添加甜菜碱)，其余组分的具体选择、组分的配比、制备步骤等与实施例1相同。

对比例1

除了将树脂混合物替换为环氧树脂(即不添加氯醋树脂和聚酰胺-酰亚胺)，其余组分的具体选择、组分的配比、制备步骤等与实施例1相同。

对比例2

除了将树脂混合物替换为环氧树脂和氯醋树脂的混合物，且环氧树脂与氯醋树脂的质量比为6:1，其余组分的具体选择、组分的配比、制备步骤等与实施例1相同。

对比例3

除了将树脂混合物替换为环氧树脂和聚酰胺-酰亚胺的混合物，且环氧树脂与聚酰胺-酰亚胺的质量比为6:0.4，其余组分的具体选择、组分的配比、制备步骤等与实施例1相同。

将实施例1-6和对比例1-3制得的镭射导电银浆分别用丝网印刷的方式印刷于ITO导电薄膜上，在130℃下进行烘烤，烘烤固化后进行性能测试，包括硬度(三菱铅笔)、附着力(百格法，3M610，拉3次)、耐高温(80℃/48h)等测试，其测试结果如下表2所示。

表2性能测试结果

	电阻率(10-5Ω·cm)	附着力	耐高温性	硬度
					实施例1	1.8	5B	变化率≤5％	4H
实施例2	3.4	5B	变化率≤5％	4H
					实施例3	2.9	5B	变化率≤5％	3H
实施例4	2.4	5B	变化率≤5％	3H
					实施例5	3.3	5B	变化率≤10％	2H
实施例6	3.8	5B	变化率≤10％	2H
					对比例1	7.6	4B	变化率≤20％	H
对比例2	5.5	5B	变化率≤20％	H
					对比例3	6.7	5B	变化率≤10％	2H

由表2可以看出，本发明通过对镭射用导电银浆的原料组分以及组分间的配比的设计，使镭射用导电银浆的导电性能、附着力和耐高温性均优异，机械性能良好；并且，通过对原料组分的设计，使添加较少的银粉即可实现导电性能良好，节约成本。

将实施例1和实施例5、6对比可以看出，实施例5和6的硬度、耐高温性和导电性均不如实施例1，说明甜菜碱和硬脂酸能协同增效，共同提高银粉和树脂混合物间的相容性，从而提高导电性、耐高温性和硬度。

将实施例1和对比例1-2对比可以看出，聚酰胺-酰亚胺的添加，使镭射用导电银浆的耐高温性和硬度更好。

将实施例1和对比例1-3对比可以看出，聚酰胺-酰亚胺、氯醋树脂与环氧树脂的配合使用对提高镭射用导电银浆的导电性起到了重要作用，哪怕缺少其中一种也会明显降低其导电性，说明环氧树脂、聚酰胺-酰亚胺和氯醋树脂对提高镭射用导电银浆的导电性起到协同作用。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种镭射用导电银浆，其特征在于，包括以下原料组分：

银粉、树脂混合物、有机溶剂、助剂、固化剂和相容剂；

其中，所述相容剂包括甜菜碱和硬脂酸中的至少一种；

所述树脂混合物包括环氧树脂、聚酰胺-酰亚胺和氯醋树脂；

各原料组分的质量分数为：

50～65％银粉、10～15％树脂混合物、16～26％有机溶剂、2～6％助剂、0.5～2％固化剂、1～5％相容剂。

2.如权利要求1所述的镭射用导电银浆，其特征在于，所述环氧树脂、氯醋树脂和聚酰胺-酰亚胺的质量比为5～7：1：0.2～0.6。

3.如权利要求1所述的镭射用导电银浆，其特征在于，所述相容剂包括甜菜碱和硬脂酸，所述甜菜碱和所述硬脂酸的质量比为1～3:1～3。

4.如权利要求1所述的镭射用导电银浆，其特征在于，所述银粉包括片状银粉和球形银粉。

5.如权利要求4所述的镭射用导电银浆，其特征在于，所述片状银粉的粒径为1～2μm；和/或，

所述球形银粉的粒径为20～50nm；和/或，

所述片状银粉和球形银粉的质量比为5～8：1。

6.如权利要求1所述的镭射用导电银浆，其特征在于，所述助剂包括分散剂、增稠剂和流平剂中的至少一种。

7.如权利要求1所述的镭射用导电银浆，其特征在于，所述固化剂包括硫醇类、双氰胺类、阳离子类固化剂中的至少一种。

8.如权利要求1所述的镭射用导电银浆，其特征在于，所述有机溶剂包括乙二醇乙醚乙酸酯、环己酮和混合二元酸酯中的任意一种。

9.一种如权利要求1至8任意一项所述的镭射用导电银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、将树脂混合物溶解于有机溶剂中，得到树脂溶液；

S20、将银粉、相容剂、固化剂和助剂加入所述树脂溶液中，搅拌均匀，然后研磨、过筛，得到浆料；

S30、将所述浆料进行真空脱泡，得到镭射用导电银浆。