导电浆料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于导电材料领域，具体涉及一种导电浆料及其制备方法和应用，尤其涉及一种导电效果好的导电浆料及其制备方法和应用。

背景技术：

2.随着电子工业的快速发展，导电浆料作为一种电子材料，在制备电子器件和光电器件中得到了广泛应用。其中，低温固化型导电浆料是指在较低温度下(100

?

200℃)固化的一类导电浆料。

3.低温固化型导电浆料一般是由导电相、粘结相、有机载体和助剂组成。其中导电相为导电浆料的主要成分，提供导电浆料的导电性；粘结相保证电极和基体间具有良好的结合力；有机溶剂和助剂是用来调节浆料使之适用于丝网印刷。银等贵金属粉由于其具有优良的导电性，因而被用来作为导电相。虽然传统上使用主要由银组成的导电浆料，但银是一种昂贵的稀有金属，很难满足低成本的要求。因此人们尝试利用较低成本的材料，如铝、锌、铜等来替代银，但由于低氧化稳定性和低温烧结后的高电阻，难以应用这些材料。其次，制备低温导电浆料用的银粉的粒径都是微米级，这样银粉中银颗粒间会有大量的空隙，减少了银颗粒之间的有效接触，就会形成势垒进而增大电极的串阻。

4.cn104650653b公开了一种纳米导电银浆及其制备方法，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：纳米银0.5

?

5份；树脂10

?

30份；分散剂0.01

?

2份；表面助剂0.01

?

2份；防沉剂0.01

?

2份；流平剂0.01

?

2份；纳米助剂0.1

?

2份；增稠剂0.5

?

2份；有机溶剂50

?

95份；颜料0.01

?

10份；固化剂0.01

?

5份。该发明所制备的产品针对低温固化浆料与电子线路的印刷相匹配的需求，可广泛应用于集成电路、多芯片组件、薄膜开关、键盘线路等电子元器件中。

5.cn109585090b公开了一种高附着低温固化导电浆料及其制备方法，包括以下步骤：(1)将银粉、石墨粉、镍粉、玻璃粉经球磨后制得导电相；(2)制备金包裹的导电相；(3)将双酚f型环氧树脂、双马来酰亚胺树脂和醇酸树脂使用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行修饰；(4)高附着低温固化导电浆料的制备。该发明制得的导电浆料具有良好的附着力和导电性能，偶联剂对树脂的改性促进了导电浆料附着力的提高，同时导电相经金包裹后降低了电阻，对导电性能的提高具有重要的作用。

6.由于目前制备低温导电浆料用的银粉的粒径都是微米级，增大电极的串阻，不利于使用。因此，如何提供一种导电能力强的导电浆料，成为了亟待解决的问题。

技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种导电浆料及其制备方法和应用，尤其提供一种导电效果好的导电浆料及其制备方法和应用。本发明提供的导电浆料导电效果好，附着力强。

8.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

9.第一方面，本发明提供了一种导电浆料，所述导电浆料以重量份数计包括片状银

粉55

?

65份、锡铋银合金包覆球状银粉24

?

28份、有机粘结剂3

?

9份和有机载体2

?

8份。

10.所述导电浆料为低温固化型导电浆料。

11.其中，片状银粉的份数可以是55份、56份、57份、58份、59份、60份、61份、62份、63份、64份或65份等，锡铋银合金包覆球状银粉的份数可以是24份、25份、26份、27份或28份等，有机粘结剂的份数可以是3份、4份、5份、6份、7份、8份或9份等，有机载体的份数可以是2份、3份、4份、5份、6份、7份或8份等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

12.上述导电浆料通过采用特定锡铋银合金包覆球状银粉，显著提高了所述导电浆料导电效果和附着力。

13.优选地，所述导电浆料以重量份数计还包括添加剂0

?

4份，例如0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份或4份等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用，但不包括0份。

14.优选地，所述添加剂包括触变剂、流平剂、消泡剂、表面活性剂或固化剂中任意一种或至少两种的组合，例如触变剂和流平剂的组合、流平剂和消泡剂的组合或消泡剂和表面活性剂的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。

15.优选地，所述锡铋银合金包覆球状银粉中，锡铋银合金的质量分数为10

?

70％。

16.优选地，所述锡铋银合金包覆球状银粉为粉体，所述粉体的粒度为0.07

?

1μm。

17.优选地，所述锡铋银合金包覆球状银粉中球状银粉的粒度为0.05

?

0.8μm。

18.优选地，所述锡铋银合金包覆球状银粉由包括以下步骤的制备方法制备得到：将锡铋银合金熔融，之后与球状银粉混合搅拌、喷雾造粒，得到所述锡铋银合金包覆球状银粉。

19.优选地，所述锡铋银合金中，锡的摩尔百分比为50

?

86％，铋的摩尔百分比为12

?

47％，银的摩尔百分比为0.1

?

3.2％，且三者之和为100％。

20.优选地，所述锡铋银合金的熔点为180

?

200℃。

21.优选地，所述片状银粉和锡铋银合金包覆球状银粉的质量比为7:2

?

7:4。

22.优选地，所述片状银粉的粒度为5

?

8μm。

23.其中，锡铋银合金的质量分数可以是10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％等，粉体的粒度可以是0.07μm、0.08μm、0.09μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm等，球状银粉的粒度可以是0.05μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm或0.8μm等，锡的摩尔百分比可以是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或86％等，铋的摩尔百分比可以是12％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或47％等，银的摩尔百分比可以是0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％、1.1％、1.3％、1.5％、1.7％、1.9％、2.1％、2.3％、2.5％、2.7％、2.9％、3.1％或3.2％等，锡铋银合金的熔点可以是180℃、185℃、190℃、195℃或200℃等，片状银粉和锡铋银合金包覆球状银粉的质量比可以是7:2、7:2.5、7:3、7:3.5或7:4等，片状银粉的粒度可以是5μm、6μm、7μm或8μm等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

24.上述特定制备方法制备得到的锡铋银合金包覆球状银粉在固化时，外部锡铋银合

金熔融填充进银粉缝隙中使电极和基体材料界面得到更好的填充，增加接触面，提高导电性；通过锡铋银合金对银粉表面的包覆，减缓器件在使用过程中银的迁移；采用熔融的形式包覆银粉能够在微观层面使银粉与锡铋银合金充分混合；降低了银的含量，节约了成本；采用锡铋银合金，提高了所述导电浆料的可焊性；采用特定组分配比，三种金属协同作用控制了所述锡铋银合金的熔点，使其能够应用于低温固化中，满足使用需求；同时特定银粉的配比可减少银粉在搭接时存在的间隙，从而增大粉体之间的导电通路。

25.优选地，所述有机粘结剂包括酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、氯醋树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、醛酮、聚酮树脂、硝基纤维素树脂或乙基纤维素中任意一种或至少两种的组合。

26.优选地，所述有机载体包括松油醇、松节油、丙二醇苯醚、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇乙醚、二乙二醇单甲醚、二价酸酯、n

?

甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、醇酯12、乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯或乙二醇丁醚醋酸酯中任意一种或至少两种的组合。

27.其中，有机粘结剂可以是酚醛树脂和环氧树脂的组合、丙烯酸树脂和有机硅树脂的组合或聚酯树脂和聚氨酯树脂的组合等，有机载体可以是松油醇和松节油的组合、丙二醇苯醚和邻苯二甲酸二丁酯的组合或醇酯12和二乙二醇乙醚醋酸酯的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。

28.第二方面，本发明提供了如上所述的导电浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将有机粘结剂与有机载体混合加热，之后与片状银粉和锡铋银合金包覆球状银粉混合研磨，得到所述导电浆料。

29.优选地，所述与片状银粉和锡铋银合金包覆球状银粉混合还包括与添加剂混合。

30.优选地，所述研磨至混合物细度为3

?

13μm，例如3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm或13μm等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

31.第三方面，本发明还提供了如上所述的导电浆料在制备电子器件和光电器件中的应用。

32.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

33.本发明提供了一种导电浆料，通过采用特定锡铋银合金包覆球状银粉，显著提高了所述导电浆料导电效果；特定制备方法制备得到的锡铋银合金包覆球状银粉在固化时，外部锡铋银合金熔融填充进银粉缝隙中使电极和基体材料界面得到更好的填充，增加了接触面，提高了导电性；通过锡铋银合金对银粉表面的包覆，减缓器件在使用过程中银的迁移；采用熔融的形式包覆银粉能够在微观层面使银粉与锡铋银合金充分混合；降低了银的含量，节约了成本；采用锡铋银合金，提高了所述导电浆料的可焊性；采用特定组分配比，三种金属协同作用控制了所述锡铋银合金的熔点，使其能够应用于低温固化中，满足使用需求；同时特定银粉的配比可减少银粉在搭接时存在的间隙，从而增大粉体之间的导电通路。

具体实施方式

34.为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。

35.以下实施例对比例中，消泡剂购自于上海凯茵化工有限公司，型号为airex931；

36.表面活性剂为甲苯，购自于西陇化工股份有限公司；

37.触变剂购自于海明斯德谦，型号为thixatrol；

38.流平剂购自于毕克化学，型号为byk

?

310；

39.固化剂购自于日本味之素精细化学株式会社，型号为pn

?

40。

40.制备例1

41.本制备例提供了一种锡铋银合金包覆球状银粉(以各制备原料质量总和为100wt％计)，制备方法如下：

42.取30wt％锡铋银合金(锡的摩尔百分比为69％，铋的摩尔百分比为28％，银的摩尔百分比为3％)熔融，之后加入70wt％球状银粉(粒度在0.05

?

0.8μm之间)，搅拌后，用氮气给熔化反应釜加压，压料至喷雾造粒塔，采用气流式喷雾造粒方式进行造粒，喷雾造粒的工艺参数：进口温度为200℃，送料速率为10ml/min，喷雾气体流量为28m3/h，经喷雾造粒后得到所述锡铋银合金包覆球状银粉。

43.制备例2

44.本制备例提供了一种锡铋银合金包覆球状银粉(以各制备原料质量总和为100wt％计)，制备方法如下：

45.取10wt％锡铋银合金(锡的摩尔百分比为86％，铋的摩尔百分比为13％，银的摩尔百分比为1％)熔融，之后加入90wt％球状银粉(粒度在0.05

?

0.8μm之间)，搅拌后，用氮气给熔化反应釜加压，压料至喷雾造粒塔，采用气流式喷雾造粒方式进行造粒，喷雾造粒的工艺参数：进口温度为200℃，送料速率为10ml/min，喷雾气体流量为28m3/h，经喷雾造粒后得到所述锡铋银合金包覆球状银粉。

46.制备例3

47.本制备例提供了一种锡铋银合金包覆球状银粉(以各制备原料质量总和为100wt％计)，制备方法如下：

48.取70wt％锡铋银合金(锡的摩尔百分比为50％，铋的摩尔百分比为47％，银的摩尔百分比为3％)熔融，之后加入30wt％球状银粉(粒度在0.05

?

0.8μm之间)，搅拌后，用氮气给熔化反应釜加压，压料至喷雾造粒塔，采用气流式喷雾造粒方式进行造粒，喷雾造粒的工艺参数：进口温度为200℃，送料速率为10ml/min，喷雾气体流量为28m3/h，经喷雾造粒后得到所述锡铋银合金包覆球状银粉。

49.对比制备例1

50.本对比制备例提供了一种锡铋银合金包覆球状银粉，制备方法中除合金中不含锡，减少部分按比例分配给铋和银外，其余与制备例1一致。

51.对比制备例2

52.本对比制备例提供了一种锡铋银合金包覆球状银粉，制备方法中除合金中不含铋，减少部分按比例分配给锡和银外，其余与制备例1一致。

53.对比制备例3

54.本对比制备例提供了一种锡铋银合金包覆球状银粉，制备方法中除合金中不含银，减少部分按比例分配给铋和锡外，其余与制备例1一致。

55.对比制备例4

56.本对比制备例提供了一种锡铋银合金

?

银粉混合物(以各制备原料质量总和为

100wt％计)，制备方法如下：

57.取30wt％锡铋银合金(锡的摩尔百分比为69％，铋的摩尔百分比为28％，银的摩尔百分比为3％)与70wt％球状银粉(粒度在0.05

?

0.8μm之间)混合粉碎，得到所述锡铋银合金

?

银粉混合物。

58.实施例1

59.本实施例提供了一种导电浆料(以各制备原料质量总和为100wt％计)，制备方法如下：

60.(1)将6wt％环氧树脂加入到5wt％n

?

甲基吡咯烷酮和松节油混合物中(二者质量比为1:1)，在75℃条件下加热搅拌6小时，冷却后得到混合物a；

61.(2)取25.8wt％制备例1提供的锡铋银合金包覆球状银粉、60.2wt％片状银粉、0.4wt％的消泡剂、0.6wt％的表面活性剂、0.6wt％的触变剂、0.7wt％的流平剂、0.7wt％固化剂和步骤(1)得到的混合物a混合后在三辊研磨机上反复轧制至细度为7μm，得到所述导电浆料。

62.实施例2

63.本实施例提供了一种导电浆料(以各制备原料质量总和为100wt％计)，制备方法如下：

64.(1)将3wt％环氧树脂加入到2wt％二甲基甲酰胺和松节油混合物中(二者质量比为1:1)，在75℃条件下加热搅拌6小时，冷却后得到混合物a；

65.(2)取27.6wt％制备例2提供的锡铋银合金包覆球状银粉、64.4wt％片状银粉、0.4wt％的消泡剂、0.6wt％的表面活性剂、0.6wt％的触变剂、0.7wt％的流平剂、0.7wt％固化剂和步骤(1)得到的混合物a混合后在三辊研磨机上反复轧制至细度为13μm，得到所述导电浆料。

66.实施例3

67.本实施例提供了一种导电浆料(以各制备原料质量总和为100wt％计)，制备方法如下：

68.(1)将9wt％环氧树脂加入到8wt％n

?

甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合物中(二者质量比为1:1)，在75℃条件下加热搅拌6小时，冷却后得到混合物a；

69.(2)取24wt％制备例3提供的锡铋银合金包覆球状银粉、56wt％片状银粉、0.4wt％的消泡剂、0.6wt％的表面活性剂、0.6wt％的触变剂、0.7wt％的流平剂、0.7wt％固化剂和步骤(1)得到的混合物a混合后在三辊研磨机上反复轧制至细度为3μm，得到所述导电浆料。

70.对比例1

71.本对比例提供了一种导电浆料(以各制备原料质量总和为100wt％计)，制备方法如下：

72.(1)将1wt％环氧树脂加入到1wt％n

?

甲基吡咯烷酮和松节油混合物中(二者质量比为1:1)，在75℃条件下加热搅拌6小时，冷却后得到混合物a；

73.(2)取75wt％制备例1提供的锡铋银合金包覆球状银粉、20wt％片状银粉、0.4wt％的消泡剂、0.6wt％的表面活性剂、0.6wt％的触变剂、0.7wt％的流平剂、0.7wt％固化剂和步骤(1)得到的混合物a混合后在三辊研磨机上反复轧制至细度为7μm，得到所述导电浆料。

74.对比例2

75.本对比例提供了一种导电浆料(以各制备原料质量总和为100wt％计)，制备方法如下：

76.(1)将14wt％环氧树脂加入到13wt％乙二醇乙醚醋酸酯和松节油混合物中(二者质量比为1:1)，在75℃条件下加热搅拌6小时，冷却后得到混合物a；

77.(2)取35wt％制备例1提供的锡铋银合金包覆球状银粉、35wt％片状银粉、0.4wt％的消泡剂、0.6wt％的表面活性剂、0.6wt％的触变剂、0.7wt％的流平剂、0.7wt％固化剂和步骤(1)得到的混合物a混合后在三辊研磨机上反复轧制至细度为7μm，得到所述导电浆料。

78.对比例3

?579.对比例3

?

5分别提供了一种导电浆料，制备方法中除将制备例1得到的锡铋银合金包覆球状银粉分别替换为对比制备例1

?

3提供的锡铋银合金包覆球状银粉外，其余与实施例1一致。

80.对比例6

81.本对比例提供了一种导电浆料，制备方法中除将制备例1得到的锡铋银合金包覆球状银粉替换为对比制备例4提供的锡铋银合金

?

银粉混合物外，其余与实施例1一致。

82.对比例7

83.本对比例提供了一种导电浆料，制备方法中除不包含锡铋银合金包覆球状银粉、减少部分分配给片状银粉外，其余与实施例1一致。

84.对比例8

85.本对比例提供了一种导电浆料，制备方法中除不包含片状银粉、减少部分分配给锡铋银合金包覆球状银粉外，其余与实施例1一致。

86.对比例9

87.某市售导电浆料。

88.性能测试：

89.将实施例1

?

3和对比例1

?

9提供的导电浆料分别用丝网印刷方式印刷至底材，200℃加热固化15分钟形成所需导电线路样品；并对其分别进行方阻测试、附着力测试。

90.方阻测试：将正方形的固化图案用四探针测试仪测试，记录方阻；

91.附着力测试：将3m810胶带粘在已固化的百格测试图案上，使用2.5kg砝码对胶带进行层压，1分钟后除去砝码将胶带一端垂直扯下，记录未脱落图案面积比例。

92.结果如下：

[0093][0094]

以上结果显示本发明提供的产品方阻更低，导电性能更好，附着力更高；比较实施例1和对比例3

?

5、7

?

8可以发现，本发明通过锡、铋和银复配以及片状银粉和锡铋银合金包覆球状银粉复配，显著提高了产品的导电性能；比较实施例1和对比例6可得，利用熔融方式

将锡铋银合金包覆球状银粉，相比单纯将锡铋银合金粉末与银粉混合，在固化时锡铋银合金能够更好地填充到球状银粉和片状银粉缝隙中，使电极和基体材料界面得到更好的填充，增加接触面，提高导电性。

[0095]

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的导电浆料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

[0096]

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

[0097]

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。技术特征：

1.一种导电浆料，其特征在于，所述导电浆料以重量份数计包括片状银粉55

?

65份、锡铋银合金包覆球状银粉24

?

28份、有机粘结剂3

?

9份和有机载体2

?

8份。2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述导电浆料以重量份数计还包括添加剂0

?

4份，但不包括0份；优选地，所述添加剂包括触变剂、流平剂、消泡剂、表面活性剂或固化剂中任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的导电浆料，其特征在于，所述锡铋银合金包覆球状银粉中，锡铋银合金的质量分数为10

?

70％。4.根据权利要求1

?

3中任一项所述的导电浆料，所述锡铋银合金包覆球状银粉为粉体，所述粉体的粒度为0.07

?

1μm；优选地，所述锡铋银合金包覆球状银粉中球状银粉的粒度为0.05

?

0.8μm。5.根据权利要求1

?

4中任一项所述的导电浆料，其特征在于，所述锡铋银合金包覆球状银粉由包括以下步骤的制备方法制备得到：将锡铋银合金熔融，之后与球状银粉混合搅拌、喷雾造粒，得到所述锡铋银合金包覆球状银粉；优选地，所述锡铋银合金中，锡的摩尔百分比为50

?

86％，铋的摩尔百分比为12

?

47％，银的摩尔百分比为0.1

?

3.2％，且三者之和为100％；优选地，所述锡铋银合金的熔点为180

?

200℃；优选地，所述片状银粉和锡铋银合金包覆球状银粉的质量比为7:2

?

7:4；优选地，所述片状银粉的粒度为5

?

8μm。6.根据权利要求1

?

5中任一项所述的导电浆料，其特征在于，所述有机粘结剂包括酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、氯醋树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、醛酮、聚酮树脂、硝基纤维素树脂或乙基纤维素中任意一种或至少两种的组合。7.根据权利要求1

?

6中任一项所述的导电浆料，其特征在于，所述有机载体包括松油醇、松节油、丙二醇苯醚、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇乙醚、二乙二醇单甲醚、二价酸酯、n

?

甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、醇酯12、乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯或乙二醇丁醚醋酸酯中任意一种或至少两种的组合。8.一种根据权利要求1

?

7中任一项所述的导电浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将有机粘结剂与有机载体混合加热，之后与片状银粉和锡铋银合金包覆球状银粉混合研磨，得到所述导电浆料。9.根据权利要求8所述的导电浆料的制备方法，其特征在于，所述与片状银粉和锡铋银合金包覆球状银粉混合还包括与添加剂混合；优选地，所述研磨至混合物细度为3

?

13μm。10.一种根据权利要求1

?

7中任一项所述的导电浆料在制备电子器件和光电器件中的应用。

技术总结

本发明提供了一种导电浆料及其制备方法和应用，所述导电浆料以重量份数计包括片状银粉55

技术研发人员：王立惠 陈同祥 耿小红 吴博竞 吴迎港 李硕

受保护的技术使用者：中硕实业（上海）有限公司

技术研发日：2021.06.30

技术公布日：2021/9/21