[發明專利]一種絲網印刷用低溫固化銅基導電漿料及其制備方法

在審

• 申請號: 202310327136.2
• 申請日: 2023-03-30
• 公開（公告）號: CN116406076A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 周健;陳冉;許琪曼;丁笑寒;薛烽
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H05K1/09
• 分類號: H05K1/09;H05K3/12;H01B1/22;H01B13/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種絲網印刷用低溫固化銅基導電漿料及其制備方法，該漿料包括導電相、粘結相及有機載體，導電相材料包括銅粉和Sn42Bi58低熔點合金粉的混合物；Sn42Bi58低熔點合金粉在銅基導電漿料的固化過程中熔融填充于銅粉的間隙中并包覆于銅粉表面，形成三維導電通路；銅粉按重量百分比計為銅基導電漿料總重量的45?75％；Sn42Bi58低熔點合金粉按重量百分比計為銅基導電漿料總重量的10?40％。本發明使用Sn42Bi58低熔點合金粉作為增強相，在150～190℃的低溫固化溫度下，該漿料具有優異的導電性能及力學性能，且漿料無鉛、無鹵素，環保低毒且潤濕性、流平性好、印刷均勻，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種導電漿料及其制備方法，尤其涉及一種絲網印刷用低溫固化銅基導電漿料及其制備方法。

背景技術

隨著電子信息產業和光伏行業的飛速發展，低溫固化漿料由于可大幅降低固化溫度，被廣泛應用于光伏電池、集成電路、柔性薄膜開關、觸摸屏和電極引線等領域。在常見的金、銀、銅、鐵、鋁等金屬元素中，銀具有最低的電阻率、最高的熱導率，同時還具有高的抗氧化性等優勢，因此，低溫固化銀漿是市場上應用的主流。然而隨著國際上銀價的不斷上漲以及銀在電場的作用下易產生電子遷移，研發新型低成本導電漿料已成為新的熱點。

銅的價格低廉，電阻率、熱導率僅次于銀，銀的電阻率為1.586μΩ·cm，熱導率為429W/m·K，銅的電阻率為1.678μΩ·cm，熱導率為401W/m·K，且銅不易發生電子遷移現象，是替代銀或其他貴金屬漿料在電子器件應用中最有前途的材料之一。

公開號為CN110428926B的發明專利公開了一種銅基復合導電漿料、制備方法及其應用，該銅導電漿料組分含量按重量百分比計為：導電相65-85％，粘結相6-12％，有機載體3-8％，其中導電相包括質量百分比為63-90％的球形Cu粉和余量的SnAgCu合金粉。但該方案具有固化溫度過高的缺陷，由于SnAgCu合金粉的熔點為217℃，所以該方案制備的銅基導電漿料固化溫度要大于217℃，此時其所用的粘結相環氧樹脂將會緩慢分解出刺鼻有害的物質，同時也會導致銅漿固化過程中產生氣泡，影響其導電性及力學性能。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種具有優異的導電性能及力學性能的絲網印刷用低溫固化銅基導電漿料；

本發明的第二個目的是提供上述的絲網印刷用低溫固化銅基導電漿料的制備方法。

技術方案：本發明所述的絲網印刷用低溫固化銅基導電漿料，包括導電相、粘結相及有機載體，所述導電相材料包括銅粉和Sn42Bi58低熔點合金粉的混合物；所述Sn42Bi58低熔點合金粉在銅基導電漿料的固化過程中熔融填充于銅粉的間隙中并包覆于銅粉表面，形成三維導電通路；所述銅粉按重量百分比計為所述銅基導電漿料總重量的45-75％；所述Sn42Bi58低熔點合金粉按重量百分比計為所述銅基導電漿料總重量的10-40％。

其中，所述銅基導電漿料的固化溫度為150-190℃。

其中，所述Sn42Bi58低熔點合金粉的顆粒形狀為片狀，平均尺寸為5-15μm；或者，所述Sn42Bi58低熔點合金粉的顆粒形狀為球形，直徑為15-30μm；Sn42Bi58低熔點合金粉的厚度優選為300-600nm。

其中，所述銅粉的顆粒形狀為片狀，平均尺寸為1-5μm；厚度為50-100nm，更優選為80-100nm。

其中，所述粘結相為雙酚A型環氧樹脂E51、F51、氯醋樹脂的一種或兩種；其含量按重量百分比計為所述銅基導電漿料總重量的4-10％。

其中，所述有機載體包括溶劑、固化劑、促進劑、增稠劑、觸變劑、流平劑、消泡劑、導電助劑、偶聯劑以及還原劑。