[發明專利]一種納米銅錫合金導電油墨及其制備方法和使用方法

有效

• 申請號: 201110055004.6
• 申請日: 2011-03-08
• 公開（公告）號: CN102675960A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 胡木林;龍集賢
• 申請（專利權）人: 深圳市尊業納米材料有限公司
• 主分類號: C09D11/02
• 分類號: C09D11/02;H05K1/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明屬于材料化學技術領域，涉及一種導電油墨，特別涉及一種納米銅錫合金導電油墨及其制備方法和使用方法。

【背景技術】

導電油墨廣泛應用在印刷電路以及電子封裝等行業。導電根據其中的導電填料不同，可以分為碳漿和金屬，從導電性能比較，金屬的導電填料的導電性最好，碳漿其次。金屬包括金系導電、銀系導電以及銅系導電，金系導電的抗氧化性能最好，但是價格相對較高，銀系導電油墨相比金系導電價格要便宜，導電率比銅系以及金系均要高，但是銀系導電油墨還是相比銅系導電油墨價格要高，而且銀系導電存在價撿高，連接強度不高等缺點，并且在直流電場和濕氣條件下會產生銀遷移現象，使導電性降低，影響其使用壽命。銅系導電相比銀系導電油墨的價格便宜，但是由于銅容易氧化和團聚，所以導致銅系導電的導電性能不穩定。雖然納米金屬粉體相比非納米金屬粉體也較易被氧化，但是納米金屬粉體比非納米金屬粉體具有較高的電導率和較低的燒結溫度，所以，綜合各種導電的優缺點，現在越來越趨向于選擇納米銅系和納米銀系的導電油墨作為RFID標簽天線或者PCB板、觸摸屏等基材的印刷材料。

噴墨印刷方式印刷RFID標簽天線是按照設計的天線圖案在塑料、紙張等基材上噴印含有納米金屬顆粒的導電油墨，然后利用納米金屬的低熔點特性進行燒結處理，獲得高精度的RFID天線。制備這種噴墨印刷用導電油墨比較簡單的方法是在高分子的保護下，采用化學還原金屬離子的方式得到納米金屬顆粒，再經過離心分散得到納米金屬粉末，然后經超聲波將其分散在水或者有機溶液中，從而獲得一定濃度的導電油墨，油墨中的有機溶劑以及分散劑在燒結過程中可以去掉。采用這種方法的難點在于難以獲得較高固含量且分散穩定的導電油墨，除了分散性外，利用納米金屬顆粒制備的導電油墨需要進行加熱燒結處理才能與PET、PI、PVC等基材粘接牢固，同時經過加熱后有機溶劑以及其他助劑揮發掉后，導電油墨才能形成比較穩定的導電效果。一般的燒結溫度取決于納米金屬顆粒的熔點。一般來說，提高燒結溫度可以在一定程度上提高燒結后剩余固定金屬的導電率，因為溫度越高，大部分添加劑和溶劑等分解和揮發的速度越快，金屬納米顆粒之間由于缺陷產生的電阻也越小，但是，大多數柔性基底材料再高溫下都容易發生性質上的改變，過高的燒結溫度可能會使基底材料產生形狀、顏色、柔韌性等變化，從而對生產和使用造成影響，如果燒結溫度超過300℃，則導電油墨只能印制于PI何玻璃基材上，不能應用于PET、PVC以及紙張等基材上。納米銅導電油墨的燒結溫度在300℃左右，而納米銀導電油墨的燒結溫度雖然在200℃以下，但是納米銀粉體相比納米銅粉體價格要昂貴，而且納米銀粉體會產生銀遷移現象，所以，綜上，如果將納米銅導電油墨的燒結溫度降低，既能使燒結溫度降低，而且又能夠保證導電油墨中的添加劑和溶劑揮發，同時又能夠防止納米銅氧化，將是最理想的納米金屬系導電油墨。

專利公開號為：CN?1783355A的中國發明專利公開了一種銅銀合金導體漿料及其制備方法，在該專利中漿料的組分含量分別為：銅銀合金納米粒子35～50Wt％，松油醇30～45Wt％，玻璃粉5～25Wt％，乙基纖維素1～5Wt％，無水乙醇2～5Wt％。所述銅銀合金納米粒子的平均粒徑為80～100納米，粒子中銀含量為5～20Wt％。本發明采用銅銀合金納米粒子為主要原料的導體漿料的目的是為了降低漿料的燒結溫度，而且燒結時不需要保護氣體，納米銅銀合金抗氧化能力高于納米銅粉，所以，導體漿料的導電穩定性高于銅粉漿料。

但是發明人經過實驗發現，該納米銅銀合金導電漿料的燒結溫度仍然維持在210℃～220℃，仍然有所偏高，因為PET和PVC的熔點均低于200℃，而且納米銅銀合金中仍會出現銀離子遷移現象，導致電路板短路或者失效。

中國專利公開號為：CN?101805538A的發明專利公開了一種可低溫燒結(燒結溫度為130℃～150℃)的導電墨水，在該導電墨水中包括質量分數分別為0.1％～10％、25％～98％和0.01％～36％的分散劑、溶劑和添加劑，還包括質量分數為1％～70％的納米金屬顆粒，所述納米金屬顆粒為金、銀、銅等常用作導體的金屬和鐵、鎳、鋅、鉛等金屬以及它們的合金。實際上，所述的納米金屬顆粒無論是純金屬還是合金，其熔點都大于180℃，所以采用上述的納米金屬顆粒為導電填料的導電油墨的燒結溫度必須在200℃以上才能將使得納米金屬顆粒熔化形成導電良好的導電線路。

【發明內容】