一种金属导电玻璃浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属导电玻璃浆料及其制备方法，金属导电玻璃浆料包含如下重量份数的组分：由纳米级金属粉和微米级金属粉混合而成的金属复合粉20～90份、玻璃粉10～70份、有机相载体30～90份，其中，玻璃粉的重量不少于上述材料总重量的10％。本发明专利技术使用具有阶梯尺寸的金属复合粉末加上不少于10％的玻璃复合粉作为中间相，可实现在远低于金属熔点温度进行激活，同时，微米级的金属颗粒会填入纳米级颗粒低温烧结留下的空隙，并在纳米级金属颗粒的局部融化下形成连续金属烧结节，从而使得浆料在无需外部加压条件下即可在低的激活温度下具备高导电率和强粘结能力。下具备高导电率和强粘结能力。下具备高导电率和强粘结能力。

【技术实现步骤摘要】
一种金属导电玻璃浆料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属玻璃浆料
，特别涉及一种金属导电玻璃浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有的玻璃浆料都是以纯的玻璃粉例如硅酸盐玻璃作为中间相，不具备相应的导电能力，另一方面很多金属浆料如银浆则是以纯金属粉末外加少量的玻璃粉(<10wt％)作为中间相，如现有公开专利“CN 107068240 A”公开一种导电银浆所含玻璃粘结相范围为1.5～10wt％,其拉力均小于4.8N，导致其在需要高强度粘结的使用场合中无法得到应用。
[0003]大部分金属浆料中使用的金属颗粒都为微米级或亚微米级(0.1～1μm)尺寸，通常需要在金属熔点附近进行烧结激活，这样就限制了其在一些无法经历高温环境的使用场景(如半导体)的运用。小部分金属浆料中使用的金属颗粒为纳米级颗粒，溶剂还原法是制备金属纳米材料的常用方法，其主要是通过有机还原剂(如葡萄糖)将溶解在一定溶剂(如水)中的金属络合盐(如盐氨溶液)还原成纳米金属，然后这种方式制备出来的纳米金属颗粒尺寸难以控制(通常在5～100nm)；同时，公开文献“纳米银填充导电浆料的研究进展”(稀有金属材料与工程2015Vol.44No.10 1994～2019)研究表明：单一纳米金属在烧结激活过程中会产生大量微米级别的孔洞，而这类孔洞将会明显降低浆料的粘结强度以及降低浆料导电能力，只有在施加较大的压力才有可能减少这些孔洞，昂贵的热压烧结设备以及无法承受压力条件的产品，都限制了单一纳米金属焊料的运用。
[0004]在金属导电玻璃浆料中作为粘结相的玻璃材料，主要是硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、铝酸盐、铋酸盐、碲酸盐以及钒酸盐玻璃材料。然而硅酸盐和硼酸盐玻璃由于其高的熔化温度并不适合低温激活浆料使用；铅酸盐和钒酸盐玻璃存在制备操作过程中的挥发物对人体有一定伤害，限制了其运用；磷酸盐盐玻璃由于其制备原材料P2O5不易获得以及NH4H2PO4在熔制过程放出的大量有毒气体都制约了其大批量生产；铋酸盐和碲酸盐玻璃作为目前无铅低熔点玻璃研究重点，然而其熔点依旧偏高，另外这类玻璃体系在熔化过程极易析晶导致热膨胀系数发生变化最终引起粘结失效。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
中所存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种无需外部加压条件下即可在低的激活温度下具备高导电率和强粘结能力的金属导电玻璃浆料及其制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种金属导电玻璃浆料，包含如下重量份数的组分：由纳米级金属粉和微米级金属粉混合而成的金属复合粉20～90份、玻璃粉10～70份、有机相载体30～90份，其中，玻璃粉的重量不少于上述材料总重量的10％。
[0008]进一步地，所述的金属复合粉包含10～70份纳米级金属粉和10～70份微米级金属
粉，所述纳米级金属粉的粒径为5～100nm，所述微米级金属粉的粒径为0.2～100μm。当纳米级金属颗粒的粒径小于100nm时，金属材料的融化温度随金属颗粒尺寸减小而降低。
[0009]优选地，所述纳米级金属粉的粒径为10～20nm，所述微米级金属粉的粒径为0.2～50μm。当纳米级金属颗粒尺寸小于20nm时，金属材料可以在远低于熔点处实现烧结激活。
[0010]进一步地，所述玻璃粉的粒径为0.1～100μm，包含如下重量份数的组分：20～70份Bi2O3、0～20份SiO2、0～20份B2O3、0～20份ZnO、5～20份含铅盐、5～20份含钒盐。
[0011]其中，所述的含铅盐为硅酸铅、硼酸铅、铝酸铅中的一种或多种，所述的含钒盐为硅酸钒、硼酸钒、铝酸钒中的一种或多种。
[0012]进一步地，所述的有机相载体包含如下重量份数的组分：有机溶剂60～80份、增稠剂5～40份、增塑剂5～40份、助剂0～20份。
[0013]其中，所述的有机溶剂为松油醇、松节油、异丙醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇、丁基卡必醇醋酸酯、油酸乙酯中的一种或多种的复合溶剂；所述的增稠剂为乙基纤维素、甲基纤维素、PVA、硝基纤维素中的一种或多种的复合增稠剂；所述的增塑剂为有机硅改性丙烯酸树脂、聚丙烯酸树脂、柠檬酸三正丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇丙三醇、乙二醇中的一种或多种的复合增塑剂；所述的助剂为磷酸三丁酯、OP乳化液、鱼肝油、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、三油酸甘油酯、卵磷脂、油酸、正丁醇、1,4丁内酯、聚酰胺蜡及其改性物、硬脂酸中的一种或多种的复合助剂。
[0014]进一步地，所述金属复合粉的材质为银、铜、镍、铂、铑、铝、锡、金、钌、钯中的一种或多种的复合材料。
[0015]本专利技术还公开了上述金属导电玻璃浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0016]S1、在1000～2000℃的温度条件下将玻璃粉原料混合均匀进行融化0.5～3h后倒入水中，依次进行破碎、球磨、过筛以及烘干制得玻璃粉；
[0017]S2、通过改性溶剂还原法制备得到纳米级金属粉，将部分纳米级金属粉通过热处理制得微米级金属粉，将制得的纳米级金属和微米级金属粉混合均匀制得金属复合粉；
[0018]S3、在60～90℃的温度条件下，将增稠剂溶解到有机溶剂中，再将增塑剂和助剂混合均匀后加入含有增稠剂的有机溶剂中，搅拌均匀形成有机相载体；
[0019]S4、将步骤S1所制得的玻璃粉和步骤S2所制得的金属复合粉混合均匀后与步骤S3所制得的有机相载体搅拌并研磨分散为均匀不分相的金属导电玻璃浆料。
[0020]进一步地，所述步骤S2中的改性溶剂还原法包括如下步骤：
[0021]P1、在浓度为20～80
g
/L的柠檬酸中加入浓度为200～1000
g
/L的维生素溶液，两者溶液体积比为1:1，混合均匀后得到溶液A；
[0022]P2、在
‑
10～10℃的温度条件下配置浓度为100～1000
g
/L的金属硝酸盐或金属有机盐溶液B；
[0023]P3、将体积比为1:1的溶液A和溶液B在
‑
10～10℃的温度条件下强烈搅拌均匀，清洗过滤后获得金属纳米粉。
[0024]本专利技术具有如下有益效果：
[0025]1、本专利技术使用具有阶梯尺寸的金属复合粉末加上不少于10％的玻璃复合粉作为中间相，可实现在远低于金属熔点温度进行激活，同时，微米级的金属颗粒会填入纳米级颗粒低温烧结留下的空隙，并在纳米级金属颗粒的局部融化下形成连续金属烧结节，从而使
得浆料在无需外部加压条件下即可在低的激活温度下具备高导电率和强粘结能力；
[0026]2、本专利技术通过改进溶剂还原法制备得的纳米金属颗粒尺寸范围为10～20nm，颗粒尺寸分布区间小，有利于与亚/微米级金属颗粒形成密集堆积。而通过对制备出的纳米金属颗粒进行一定的热处理，即可生长出尺寸分布范围小的亚/微米级金属颗粒；
[0027]3、本专利技术使用了一种由SiO2、B2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属导电玻璃浆料，其特征在于，包含如下重量份数的组分：由纳米级金属粉和微米级金属粉混合而成的金属复合粉20～90份、玻璃粉10～70份、有机相载体30～90份，其中，玻璃粉的重量不少于上述材料总重量的10％。2.如权利要求1所述的一种金属导电玻璃浆料，其特征在于：所述的金属复合粉包含10～70份纳米级金属粉和10～70份微米级金属粉，所述纳米级金属粉的粒径为5～100nm，所述微米级金属粉的粒径为0.2～100μm。3.如权利要求2所述的一种金属导电玻璃浆料，其特征在于：所述纳米级金属粉的粒径为10～20nm，所述微米级金属粉的粒径为0.2～50μm。4.如权利要求1所述的一种金属导电玻璃浆料，其特征在于：所述玻璃粉的粒径为0.1～100μm，包含如下重量份数的组分：20～70份Bi2O3、0～20份SiO2、0～20份B2O3、0～20份ZnO、5～20份含铅盐、5～20份含钒盐。5.如权利要求4所述的一种金属导电玻璃浆料，其特征在于：所述的含铅盐为硅酸铅、硼酸铅、铝酸铅中的一种或多种，所述的含钒盐为硅酸钒、硼酸钒、铝酸钒中的一种或多种。6.如权利要求4所述的一种金属导电玻璃浆料，其特征在于：所述的有机相载体包含如下重量份数的组分：有机溶剂60～80份、增稠剂5～40份、增塑剂5～40份、助剂0～20份。7.如权利要求6所述的一种金属导电玻璃浆料，其特征在于：所述的有机溶剂为松油醇、松节油、异丙醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇、丁基卡必醇醋酸酯、油酸乙酯中的一种或多种的复合溶剂；所述的增稠剂为乙基纤维素、甲基纤维素、PVA、硝基纤维素中的一种或多种的复合增稠剂；所述的增塑剂为有机硅改性丙烯酸树脂、聚丙烯酸树脂、柠檬酸三正丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇丙三醇、乙二醇中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：厦门市敬微精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：