一种丝网印刷用低温固化铜基导电浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种丝网印刷用低温固化铜基导电浆料及其制备方法，该浆料包括导电相、粘结相及有机载体，导电相材料包括铜粉和Sn42Bi58低熔点合金粉的混合物；Sn42Bi58低熔点合金粉在铜基导电浆料的固化过程中熔融填充于铜粉的间隙中并包覆于铜粉表面，形成三维导电通路；铜粉按重量百分比计为铜基导电浆料总重量的45

【技术实现步骤摘要】
一种丝网印刷用低温固化铜基导电浆料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种导电浆料及其制备方法，尤其涉及一种丝网印刷用低温固化铜基导电浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子信息产业和光伏行业的飞速发展，低温固化浆料由于可大幅降低固化温度，被广泛应用于光伏电池、集成电路、柔性薄膜开关、触摸屏和电极引线等领域。在常见的金、银、铜、铁、铝等金属元素中，银具有最低的电阻率、最高的热导率，同时还具有高的抗氧化性等优势，因此，低温固化银浆是市场上应用的主流。然而随着国际上银价的不断上涨以及银在电场的作用下易产生电子迁移，研发新型低成本导电浆料已成为新的热点。
[0003]铜的价格低廉，电阻率、热导率仅次于银，银的电阻率为1.586μΩ
·
cm，热导率为429W/m
·
K，铜的电阻率为1.678μΩ
·
cm，热导率为401W/m
·
K，且铜不易发生电子迁移现象，是替代银或其他贵金属浆料在电子器件应用中最有前途的材料之一。
[0004]公开号为CN110428926B的专利技术专利公开了一种铜基复合导电浆料、制备方法及其应用，该铜导电浆料组分含量按重量百分比计为：导电相65
‑
85％，粘结相6
‑
12％，有机载体3
‑
8％，其中导电相包括质量百分比为63
‑
90％的球形Cu粉和余量的SnAgCu合金粉。但该方案具有固化温度过高的缺陷，由于SnAgCu合金粉的熔点为217℃，所以该方案制备的铜基导电浆料固化温度要大于217℃，此时其所用的粘结相环氧树脂将会缓慢分解出刺鼻有害的物质，同时也会导致铜浆固化过程中产生气泡，影响其导电性及力学性能。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种具有优异的导电性能及力学性能的丝网印刷用低温固化铜基导电浆料；
[0006]本专利技术的第二个目的是提供上述的丝网印刷用低温固化铜基导电浆料的制备方法。
[0007]技术方案：本专利技术所述的丝网印刷用低温固化铜基导电浆料，包括导电相、粘结相及有机载体，所述导电相材料包括铜粉和Sn42Bi58低熔点合金粉的混合物；所述Sn42Bi58低熔点合金粉在铜基导电浆料的固化过程中熔融填充于铜粉的间隙中并包覆于铜粉表面，形成三维导电通路；所述铜粉按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的45
‑
75％；所述Sn42Bi58低熔点合金粉按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的10
‑
40％。
[0008]其中，所述铜基导电浆料的固化温度为150
‑
190℃。
[0009]其中，所述Sn42Bi58低熔点合金粉的颗粒形状为片状，平均尺寸为5
‑
15μm；或者，所述Sn42Bi58低熔点合金粉的颗粒形状为球形，直径为15
‑
30μm；Sn42Bi58低熔点合金粉的厚度优选为300
‑
600nm。
[0010]其中，所述铜粉的颗粒形状为片状，平均尺寸为1
‑
5μm；厚度为50
‑
100nm，更优选为80
‑
100nm。
[0011]其中，所述粘结相为双酚A型环氧树脂E51、F51、氯醋树脂的一种或两种；其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的4
‑
10％。
[0012]其中，所述有机载体包括溶剂、固化剂、促进剂、增稠剂、触变剂、流平剂、消泡剂、导电助剂、偶联剂以及还原剂。
[0013]其中，所述溶剂为环己酮、丙二醇甲醚丙酸酯、缩水甘油12
‑
14烷基醚、碳酸二乙酯的一种或几种，其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的8
‑
20％，优选11
‑
15％。
[0014]其中，所述固化剂为三乙醇胺，其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的0.6
‑
1.3％。
[0015]其中，所述促进剂为2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑，其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的0.05
‑
0.09％。
[0016]其中，所述增稠剂为乙基纤维素，其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的0.6
‑
1.3％。
[0017]其中，所述触变剂为BYK
‑
410，其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的0.2
‑
0.5％
[0018]其中，所述流平剂为BYK
‑
333，其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的0.1
‑
0.2％。
[0019]其中，所述消泡剂为磷酸三丁酯，其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的0.3
‑
0.6％。
[0020]其中，所述导电助剂为BYK ES
‑
80，其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的0.2
‑
0.5％。
[0021]其中，所述偶联剂为3
‑
三乙氧基甲硅烷基
‑1‑
丙胺，其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的0.35
‑
0.75％。
[0022]其中，所述还原剂为无水草酸、抗坏血酸或无水柠檬酸，其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的0.25
‑
0.45％。
[0023]上述的丝网印刷用低温固化铜基导电浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0024](1)称量相应质量的粘结相树脂和溶剂，至粘结相树脂完全溶解；
[0025](2)将增稠剂、固化剂、促进剂、触变剂、流平剂、导电助剂、消泡剂、偶联剂以及还原剂依次加入步骤(1)得到的溶液中，充分搅拌混合后，得到混合溶液；
[0026](3)将铜粉与Sn42Bi58合金粉混合均匀得到导电相；
[0027](4)将步骤(3)得到的导电相加入到步骤(2)得到的混合溶液中，研磨，得到所述丝网印刷用低温固化铜基导电浆料；
[0028]其中，步骤(3)的铜粉在与Sn42Bi58合金粉混合前用稀硫酸或甲酸无水乙醇溶液进行酸洗，用无水乙醇分散后并干燥。
[0029]有益效果：本专利技术与现有技术相比，取得如下显著效果：(1)本专利技术使用片状Sn42Bi58低熔点合金粉作为增强相，与球形低熔点合金粉相比，片状低熔点合金粉由于具有较大的比表面积，在加热融化后更易于包覆片状铜粉，有利于在导电浆料内部形成三维网状立体结构，增加其导电通路，进而增强了铜浆的导电性和力学性能。(2)本专利技术使用Sn42Bi58低熔点合金粉作为增强相，熔点为138℃，以双酚A型环氧树脂E51作为粘结相，制
备的导电浆料可以在150～190℃的低温下固化。(3)本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丝网印刷用低温固化铜基导电浆料，包括导电相、粘结相及有机载体，其特征在于，所述导电相材料包括铜粉和Sn42Bi58低熔点合金粉的混合物；所述Sn42Bi58低熔点合金粉在铜基导电浆料的固化过程中熔融填充于铜粉的间隙中并包覆于铜粉表面，形成三维导电通路；所述铜粉按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的45
‑
75％；所述Sn42Bi58低熔点合金粉按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的10
‑
40％。2.根据权利要求1所述的丝网印刷用低温固化铜基导电浆料，其特征在于，所述铜基导电浆料的固化温度为150
‑
190℃。3.根据权利要求1所述的丝网印刷用低温固化铜基导电浆料，其特征在于，所述Sn
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低熔点合金粉的颗粒形状为片状或球形；当形状为片状时，平均尺寸为5
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15μm；当形状为球形时，直径为15
‑
30μm。4.根据权利要求1所述的丝网印刷用低温固化铜基导电浆料，其特征在于，所述铜粉的颗粒形状为片状，平均尺寸为1
‑
5μm。5.根据权利要求1所述的丝网印刷用低温固化铜基导电浆料，其特征在于，所述粘结相为双酚A型环氧树脂E51、F51、氯醋树脂的一种或两种；其含量按重量百分比计为所述铜基导电浆料总重量的4
‑
10％。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健，陈冉，许琪曼，丁笑寒，薛烽，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：