CN114520067B - 一种导电浆料及透明显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导电浆料及应用所述导电浆料的透明显示装置，其中，所述导电浆料的固化体的结构为金属颗粒填充于银包铜金属颗粒之间，使所述金属颗粒与银包铜金属颗粒间形成金属键连结。通过烧结导电浆料得到的导电浆料的固化体所构成的导电线，其外表面大部分为氧化银，保护了电导线内部的金属颗粒，避免氧化，也方便后续锡膏焊接工艺。若将导电浆料印刷至透明基板上，烧结形成导线图案，并于导线图案上电性连接矩阵型排布的多数LED灯珠，则将构成导线阻抗低且可靠性佳的透明LED显示屏。
Description
技术领域
本发明涉及导电材料技术领域，特别涉及一种导电浆料及应用所述导电浆料的透明显示装置。
背景技术
导电浆料是将导电粉末均匀地加入到粘合剂中，经固化后形成导电体的材料。用于电子线路的形成、电子组件的电极形成、引线端的引出、线路接点的形成等方面。
由于银的氧化物是导电的，因此银在许多市售的导电涂料和密封剂中用作导电填料，在高温固化、老化或其他条件下，填充银的系统几乎不发生导电性损失或没有导电性损失。使用银的缺点在于成本高以及存在银在系统内迁移的风险。
并非所有导电材料应用都需要由银填充剂产品提供高电导率和低电阻。一些应用不需要如此高的电导率和低电阻，铜是可以使用的另一种导电材料，因为它能够以类似于可获得银的形式，即粉末、树枝状或薄片状进行加工。铜的主要缺点是其氧化物不导电，并且即使形成紧密的粒子间接触，在干燥或者固化过程中形成的任何表面氧化铜也会限制系统的导电性。
由此可见，市场上对于导电浆料需求趋于多样化。因此，本领域对于导电浆料的研究仍需要深入，以满足市场多样化的需求。
发明内容
为解决背景技术中提到的市场对于导电浆料需求趋于多样化，本发明提供一种导电浆料，所述导电浆料被固化后的导电浆料的固化体的结构为金属颗粒填充于银包铜金属颗粒之间，使所述金属颗粒与银包铜金属颗粒间形成金属键连结。
进一步地，所述导电浆料的固化体包括所述金属颗粒、所述银包铜金属颗粒和碳化残留物；所述金属颗粒为铜金属颗粒或锡金属颗粒。
进一步地，以重量百分比计，所述导电浆料的组分包括:36％-72％的用以形成所述铜金属颗粒的纳米铜金属颗粒、8％-44％的银包铜金属颗粒、7％-11％的溶剂、3％-10％的分散剂和1％-2％的还原剂。
可选地，以重量百分比计，所述导电浆料的组分包括:10％-20％的用以形成所述锡金属颗粒的纳米锡金属颗粒、70％-79％的所述银包铜金属颗粒、7％-15％的溶剂、3％-10％的分散剂和0.1％-1％的还原剂。
进一步地，所述溶剂为二乙二醇丁醚(diethylene glycol monobutyl ether，HO(CH2)2O(CH2)2O(CH2)3CH3)；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone)；所述还原剂为甲酸(Formic acid，HCOOH)。
可选地，所述导电浆料的组分包括:所述银包铜金属颗粒、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和四水甲酸铜，其中，以重量百分比计，所述2-氨基-2-甲基-1-丙醇和四水甲酸铜的比例为2：8～4:6。
可选地，所述导电浆料的固化体包括所述金属颗粒、银包铜金属颗粒、纳米碳管粉末和碳化残留物，其中，以重量百分比计，所述纳米碳管粉末占导电浆料的比例为0.05％-5％。
本发明还提供一种透明显示装置，包括：透明基板；导电线路图案，附着于透明基板上，导电线路图案由上述的导电浆料的固化体构成；若干发光体，电性连接于导电线路图案上；控制系统，电性连接导电线路图案，用以输入讯号控制发光体发光。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
1、导电浆料在烧结过程中，还原剂会将纳米铜金属颗粒表面的氧化铜还原为铜，而且，温度上升会使纳米铜金属颗粒表面的铜原子活性化，即微融解，促进纳米铜金属颗粒表面的铜原子穿过与其相邻的纳米铜金属颗粒表面进行扩散，然后纳米铜金属颗粒会微融在一起，形成包覆住银包铜金属颗粒的铜金属颗粒，在铜金属颗粒与银包铜金属颗粒间形成金属键连结，提高了导电浆料的固化体的导电性。
2、通过烧结本发明实施例的导电浆料得到的导电浆料的固化体所构成的导电线，其外表面大部分为氧化银，由银包铜金属颗粒的银原子被氧化而得，不仅保护了电导线内部的金属颗粒，避免氧化，也解决了传统铜导线的外表面材料为氧化铜而导致不易用锡膏焊接的问题。因此，若将本发明实施例的导电浆料印刷至透明基板上，烧结形成导线图案，并于导线图案上用锡膏焊接矩阵型排布的多数LED灯珠，则将构成导线阻抗低且可靠性佳的透明LED显示屏。
3、本发明实施例还通过于导电浆料中添加纳米碳管粉末，由于纳米碳管粉末的粒子呈短棒状，借由纳米碳管粉末均匀分布于导电浆料中，导电浆料被印刷于基板上后将有较佳的保形能力，不会立刻摊开，维持住烧结固化后的导电线宽。
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为本发明提供的导电浆料的固化体内部结构简单示意图。
附图标记：
1银包铜金属颗粒 2金属颗粒
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，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。
需要说明的是，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购买获得的常规产品。
图1为本发明提供的导电浆料的固化体内部结构简单示意图，如图1所示，导电浆料被固化后的导电浆料的固化体的结构为金属颗粒2填充于银包铜金属颗粒1之间；金属颗粒2与银包铜金属颗粒1间形成金属键连结；导电浆料的固化方式可为烧结，烧结方式可为烤箱或红外光加热。金属颗粒2可以是铜金属颗粒或锡金属颗粒。导电浆料的固化体包括金属颗粒2、银包铜金属颗粒1和碳化残留物，碳化残留物是导电浆料固化后的产物，在导电浆料固化完全的情况下，导电浆料的固化体主要由金属颗粒2、银包铜金属颗粒1和碳化残留物组成。
本发明提供实施例1-4用以说明可以制备这种导电浆料的方式。
实施例1
步骤一、以导电浆料组分的重量百分比计，将36％的纳米铜金属颗粒混合11％的二乙二醇丁醚(diethylene glycol monobutyl ether，HO(CH2)2O(CH2)2O(CH2)3CH3)溶剂以及10％的聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone)分散剂，并加入2％的甲酸(Formicacid，HCOOH)还原剂后，以三滚筒充分混合，其中分散剂是用以将纳米金属颗粒分散于溶剂中，以下作用亦同；
步骤二、以导电浆料组分的重量百分比计，再加入41％的银包铜金属颗粒，并以三滚筒充分混合，制得导电浆料。
将导电浆料透过丝网印刷方式附着在基板上形成导电线路图案，在120-300℃下烧结，纳米铜金属颗粒会微融在一起，形成包覆住银包铜金属颗粒的铜金属颗粒，制得导电浆料的固化体。
在其他的实施方式中，以重量百分比计，导电浆料的组分也可包括:36％-72％的纳米铜金属颗粒、8％-44％的银包铜金属颗粒、7％-11％的二乙二醇丁醚溶剂、3％-10％的聚乙烯吡咯烷酮分散剂和1％-2％的甲酸还原剂，以三滚筒充分混合，将导电浆料透过丝网印刷方式附着在基板上形成导电线路图案，在120-300℃下烧结，可制得导电浆料的固化体。
实施例2
步骤一、以导电浆料组分的重量百分比计，将10％的纳米锡金属颗粒混合7％的二乙二醇丁醚溶剂以及8％的聚乙烯吡咯烷酮分散剂，并加入1％甲酸还原剂后，以三滚筒充分混合；
步骤二、以导电浆料组分的重量百分比计，再加入74％的银包铜金属颗粒，并以三滚筒充分混合，制得导电浆料。
将导电浆料透过丝网印刷方式附着在基板上形成导电线路图案，在135-270℃下烧结，纳米锡金属颗粒会微融在一起，形成包覆住银包铜金属颗粒的锡金属颗粒，制得导电浆料的固化体。
在其他的实施方式中，以重量百分比计，导电浆料的组分包括:10％-20％的纳米锡金属颗粒、70％-79％的银包铜金属颗粒、7％-15％的二乙二醇丁醚溶剂、3％-10％的聚乙烯吡咯烷酮分散剂和0.1％-1％的甲酸还原剂，以三滚筒充分混合，将导电浆料透过丝网印刷方式附着在基板上形成导电线路图案，在135-270℃下烧结，可制得导电浆料的固化体。
实施例3
步骤一、以导电浆料组分的重量百分比计，将72％的纳米铜金属颗粒混合10％的二乙二醇丁醚溶剂、6％的聚乙烯吡咯烷酮分散剂以及2％的纳米碳管粉末，并加入2％甲酸后，以三滚筒充分混合；
步骤二、以导电浆料组分的重量百分比计，再加入8％的银包铜金属颗粒，并以三滚筒充分混合，制得导电浆料。
将导电浆料透过丝网印刷方式附着在基板上形成导电线路图案，在120-300℃下烧结，纳米铜金属颗粒会微融在一起，形成包覆住银包铜金属颗粒的铜金属颗粒，且纳米碳管粉末填充于银包铜金属颗粒之间，制得导电浆料的固化体，实施例3的导电浆料的固化体将包括铜金属颗粒、银包铜金属颗粒、纳米碳管粉末和碳化残留物，在导电浆料固化完全的情况下，导电浆料的固化体主要由铜金属颗粒、银包铜金属颗粒、纳米碳管粉末和碳化残留物组成。
在其他的实施方式中，以重量百分比计，纳米碳管粉末占导电浆料的比例为0.05％-5％。
与实施例1和实施例2相较，实施例3的导电浆料组分中添加了纳米碳管粉末，由于纳米碳管粉末的粒子呈短棒状，借由纳米碳管粉末均匀分布于导电浆料中，导电浆料被印刷于基板上后将有较佳的保形能力，不会立刻摊开，维持住烧结固化后的导电线宽。
在另一实施例中，实施例3的纳米铜金属颗粒可以用纳米锡金属颗粒替代，并调整导电浆料的其余组分的比例，例如，以重量百分比计，纳米碳管粉末占导电浆料的比例为0.05％-5％，也可达成前述的保形能力。
以实施例1和3为例，本发明的导电浆料中，组分包括有纳米铜金属颗粒、银包铜金属颗粒和还原剂，在一般情况下，纳米铜金属颗粒的表面会形成氧化铜，导电浆料在烧结加热过程中，高温会蒸发跟分解导电浆料里面的有机化合物，例如溶剂，使其被烧除，保持低碳浓度及高金属成分的导电浆料的固化体，此时铜金属颗粒将填充于银包铜金属颗粒间，提高了导电浆料的固化体的导电性。同时，在烧结过程中，还原剂会将纳米铜金属颗粒表面的氧化铜还原为铜，而且，温度上升会使纳米铜金属颗粒表面的铜原子活性化，即微融解，促进纳米铜金属颗粒表面的铜原子穿过与其相邻的纳米铜金属颗粒表面进行扩散，然后纳米铜金属颗粒会微融在一起，形成包覆住银包铜金属颗粒的铜金属颗粒，在铜金属颗粒与银包铜金属颗粒间形成金属键连结，提高了导电浆料的固化体的导电性。
前述类似的反应也会发生于实施例2中的纳米锡金属颗粒，使纳米锡金属颗粒微融在一起，形成包覆住银包铜金属颗粒的锡金属颗粒，在锡金属颗粒与银包铜金属颗粒间形成金属键连结，并获得了低碳浓度及高金属成分的导电浆料的固化体。
实施例4
步骤一、将2-氨基-2-甲基-1-丙醇(2-Amino-2-methyl-1-propanol)和四水甲酸铜(Copper(II)formate tetrahydrate)混合，以重量百分比计，2-氨基-2-甲基-1-丙醇和四水甲酸铜的比例优选为2：8～4:6；
步骤二、添加银包铜金属颗粒，并以三滚筒充分混合，制得导电浆料。
将导电浆料透过丝网印刷方式附着在基板上形成导电线路图案，在200℃下烧结，烧结过程中2-氨基-2-甲基-1-丙醇和四水甲酸铜反应产生包覆住银包铜金属颗粒的铜金属颗粒，制得导电浆料的固化体，实施例4的导电浆料的固化体的结构将为铜金属颗粒填充于银包铜金属颗粒之间且铜金属颗粒与所述银包铜金属颗粒间形成金属键连结，提高了导电浆料的固化体的导电性。若在步骤二中再混入纳米碳管粉末，以重量百分比计，纳米碳管粉末占导电浆料的比例为0.05％-5％，则烧结后的导电浆料的固化体将包括银包铜金属颗粒、填充于银包铜金属颗粒之间的铜金属颗粒、填充于银包铜金属颗粒之间的纳米碳管粉末和碳化残留物，在导电浆料固化完全的情况下，导电浆料的固化体主要由填充于银包铜金属颗粒之间的铜金属颗粒、银包铜金属颗粒、纳米碳管粉末和碳化残留物组成。由于纳米碳管粉末的粒子呈短棒状，借由纳米碳管粉末均匀分布于导电浆料中，导电浆料被印刷于基板上后将有较佳的保形能力，不会立刻摊开，维持住烧结固化后的导电线宽。
本发明还提供一种透明显示装置，包括：透明基板、导电线路图案、若干发光体和控制系统；
透明基板，可为透明玻璃,或者透明膜片,例如PI(Polyimide)；
导电线路图案附着于透明基板上,导电线路图案是将前述的导电浆料透过丝网印刷方式附着在透明基板上后固化形成前述导电浆料的固化体而构成；
若干发光体电性连接于导电线路图案上,发光体例如为LED(Light EmittingDiode)灯珠,电性连接方式例如为锡膏焊接；
控制系统电性连接导电线路图案，用以输入讯号控制发光体发光，以形成显示画面。
通过烧结本发明实施例的导电浆料得到的导电浆料的固化体所构成的导电线，其外表面大部分为氧化银，由银包铜金属颗粒的银原子被氧化而得，不仅保护了电导线内部的金属颗粒，避免氧化，也解决了传统铜导线的外表面材料为氧化铜而导致不易用锡膏焊接的问题。因此，若将本发明实施例的导电浆料印刷至透明基板上，烧结形成导线图案，并于导线图案上用锡膏焊接矩阵型排布的多数LED灯珠，则将构成导线阻抗低且可靠性佳的透明LED显示屏。
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)
1.一种导电浆料，其特征在于，所述导电浆料被固化后的所述导电浆料的固化体的结构为金属颗粒填充于银包铜金属颗粒之间，使所述金属颗粒与所述银包铜金属颗粒间形成金属键连结；所述导电浆料的固化体包括所述金属颗粒、所述银包铜金属颗粒和碳化残留物；所述金属颗粒为铜金属颗粒；所述导电浆料的组分包括:所述银包铜金属颗粒、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和四水甲酸铜，其中，以重量百分比计，所述2-氨基-2-甲基-1-丙醇和所述四水甲酸铜的比例为2：8～4：6。
2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，以重量百分比计，所述导电浆料的组分包括:36％-72％的用以形成所述铜金属颗粒的纳米铜金属颗粒、8％-44％的所述银包铜金属颗粒、7％-11％的溶剂、3％-10％的分散剂和1％-2％的还原剂。
3.根据权利要求2所述的导电浆料，其特征在于，所述溶剂为二乙二醇丁醚；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮；所述还原剂为甲酸。
4.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于：所述导电浆料的固化体包括所述金属颗粒、所述银包铜金属颗粒、纳米碳管粉末和碳化残留物。
5.一种透明显示装置，其特征在于，包括：
透明基板；
导电线路图案，所述导电线路图案附着于所述透明基板上；所述导电线路图案由权利要求1所述的导电浆料的固化体构成；
若干发光体，若干所述发光体固定且电性连接于所述导电线路图案上；以及
控制系统，所述控制系统电性连接所述导电线路图案，用以输入讯号控制所述发光体发光。
6.根据权利要求5所述的透明显示装置，其特征在于，所述导电浆料的固化体包括所述金属颗粒、所述银包铜金属颗粒和碳化残留物。
7.根据权利要求5所述的透明显示装置，其特征在于，所述导电浆料的固化体包括所述金属颗粒、所述银包铜金属颗粒、纳米碳管粉末和碳化残留物，其中，以重量百分比计，所述纳米碳管粉末占所述导电浆料的比例为0.05％-5％。
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