一種印刷導(dǎo)電線路用納米銀漿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料及印刷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度印刷導(dǎo)電線路用納米 銀漿的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 印刷電子技術(shù)是基于傳統(tǒng)印刷方法制造電子器件的一項新技術(shù)，可廣泛運用于大 面積、柔性化與低成本的各種電子或光電產(chǎn)品。2014年8月國家科技部頒布的"十三五"科 技發(fā)展預(yù)測中，印刷電子材料與技術(shù)首次列入預(yù)測領(lǐng)域之一。2002年我國取代美國成為世 界第三大線路板生產(chǎn)國，2003年我國生產(chǎn)及出口額均達60億美金，2007-2011年增長率達 到9. 6%，大于世界的2. 5%，2012年產(chǎn)值達到220億美金，2013年我國在技術(shù)、管理等方面進 一步提高，預(yù)計2015年產(chǎn)值達到279億美金，其后增長率穩(wěn)定在5%。全國現(xiàn)有3000多家企 業(yè)進行印刷線路板（PCB)制作，規(guī)模較大企業(yè)多集中在沿海地區(qū)，深圳較多，最大規(guī)模的企 業(yè)是深南電路有限公司，其利潤達26億元。傳統(tǒng)的蝕刻工藝，設(shè)備投入高，生產(chǎn)工序多達26 步，廢液排放大，酸性蝕刻廢液排放量約為256萬噸/天，對環(huán)境造污染嚴重，產(chǎn)品生產(chǎn)成本 高，設(shè)備占地面積大，生產(chǎn)效率低，且得到的印刷線路板在電子設(shè)備中僅起到支撐和連接電 子元器件的作用，即導(dǎo)電線路板；印刷電子技術(shù)得到的電子線路板，由于基材上含有電子元 件(如多層板內(nèi)埋置電阻、電容，以及埋置IC器件等)和連接線路，能直接形成功能性的電子 電路，為電子設(shè)備的微型化實施成為可能。
[0003] 現(xiàn)有印刷導(dǎo)電線路主要以銀漿材料為主，傳統(tǒng)的銀漿絲印方式的線寬、線距已經(jīng) 不能滿足超窄邊框的需求，而采用全印制電子技術(shù)和納米銀漿技術(shù)相結(jié)合能大幅降低線 寬，提高導(dǎo)電線路的高精密性。納米銀粉作為主體功能制備漿料，它替代傳統(tǒng)微米銀粉的 優(yōu)點如下：（1)用納米銀粉生產(chǎn)的銀漿料更加細膩，通過絲網(wǎng)印刷能夠獲得更加致密的導(dǎo) 電涂層，用納米銀漿制得的導(dǎo)電線寬〈80 μπι，導(dǎo)電膜層厚度>3 μπι ; (2)納米銀粉的使用量 比微米級銀粉的少，可以降低成本5%~10% ; (3)傳統(tǒng)微米級導(dǎo)電銀漿燒結(jié)加工溫度大于 500°C，而納米銀漿燒結(jié)溫度可小于300°C，燒結(jié)溫度降低了 40°/『60%，降低了對基片材料耐 高溫的要求。
[0004] 目前，關(guān)于納米銀漿的制備方法的專利有很多，但是現(xiàn)有專利只是簡單的涉及制 備方法且針對印刷導(dǎo)電線路板的納米銀漿未見報道。
[0005] 《一種芯片貼裝用納米銀漿制備方法》（201210426581. 6)，李明雨等提供一種制備 芯片貼裝用納米銀漿的方法，制備方法為：將還原劑和分散劑滴入硝酸銀溶液中攪拌；將 所得的溶液進行離心分離，得到上層為混合溶液，下層為沉淀的納米銀顆粒；將分離出的納 米銀顆粒用去離子水清洗后，再用電解質(zhì)溶液絮凝，重新析出可進行離心分離的納米銀顆 粒；將納米銀顆粒反復(fù)進行清洗、絮凝、離心多次，最終得到水溶性納米銀漿；得到的納米 銀漿作用于芯片與基板表面進行互連，通過熱風(fēng)工作臺或爐中加熱形成燒結(jié)接頭。
[0006] 《一種低溫?zé)Y(jié)納米銀漿制備方法》（201110104399. 4)，王永等公開了一種低溫?zé)?結(jié)納米銀漿制備方法，納米銀漿制備方法為：將乙醇溶液水域加熱、加入組分混合、攝氏零 度超聲分散、機械攪動和真空烘干；這種制備方法具有銀漿的燒結(jié)溫度顯著降低，熱導(dǎo)率高 的特點，有效地解決了封裝的散熱問題。適合應(yīng)用于電子封裝領(lǐng)域中作為功率型芯片互連 的新型熱界面材料。
[0007] 《一種采用納米銀漿制作觸摸屏的工藝》（201310394497. 5)，白阿香等提供了一種 采用納米銀漿制作觸摸屏的工藝，采用本工藝，減少了加工工序，克服了氧化銦錫成本高， 工藝復(fù)雜等缺點；具有設(shè)備投資少、工藝簡單、易于控制等優(yōu)點，且由于采用本工藝制作的 觸摸屏柔韌性好，最終的觸摸屏產(chǎn)品實現(xiàn)的觸控效果好。
[0008] 《一種還原氧化石墨稀納米銀衆(zhòng)料、制備方法及其應(yīng)用》（201410484093. X)，黃巧 茵等提供了一種還原氧化石墨烯納米銀漿料、制備方法及其應(yīng)用，屬于太陽能電池制造領(lǐng) 域。其中還原氧化石墨烯納米銀漿料是將還原氧化石墨烯納米銀線化合物、玻璃粉和有機 粘合劑混合均勻，利用三輥軋機軋細度至15 ym以下制成；本發(fā)明提供的具有透光性的還 原氧化石墨烯納米銀漿料可降低電極遮光的影響，其低電阻、高導(dǎo)電密度有助提高太陽能 電池的轉(zhuǎn)換效率；實現(xiàn)石墨烯納米銀這種材料作為太陽能電池的正極銀漿，減少現(xiàn)有的正 極銀漿中銀的分量，大大降低生產(chǎn)成本，有助進一步普及這種綠色能源。
[0009] 《低溫?zé)Y(jié)性銀納米粒子組合物及使用該組合物而形成的電子物品》 (201080039335. 4)，格雷戈里本提供在低溫短時間燒結(jié)、與基板的密合性良好且低電阻的 銀導(dǎo)電性膜和布線的制作，以實現(xiàn)銀納米粒子的組合及其物品的使用。銀納米粒子組合物 溶劑的主成分為水，組合物的pH在5. 3~8. 0的范圍內(nèi)，該組合物中所含的銀納米粒子由 有機酸或其衍生物保護，該有機酸或其衍生物的含量相對于銀在2~20%的范圍內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明目的在于提供一種高精度印刷導(dǎo)電線路用納米銀漿，其組成物及質(zhì)量百分 比為納米銀顆粒70%~85%、溶劑5%~15%、粘結(jié)劑5%~13%、添加劑2%~5%。
[0011] 所述納米銀顆粒平均粒徑為10~30nm。
[0012] 所述溶劑為芳香烴、脂肪烴、脂環(huán)烴、酯、二醇衍生物、醇中一種或幾種混合物。
[0013] 所述溶劑為苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、環(huán)己烷、環(huán)己酮、甲苯環(huán)己酮、醋酸 甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁 醚、乙醇、異丙醇、甲基異丁基甲醇中的一種或幾種混合物。
[0014] 所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇、丙烯酸樹脂、乙基纖維素中的一種或幾種的混合物。
[0015] 所述添加劑為潤濕分散劑、觸變劑中一種或幾種混合物，其中潤濕分散劑為①脂 肪酸類潤濕分散劑：BYK-130、BYK-192等；②聚酯/聚醚聚合物類潤濕分散劑：BYK-110、 BYK-180等；③改性高分子量多胺類潤濕分散劑：BYK-140、BYK-142等；④聚氨酯類潤濕分 散劑：BYK-163、BYK-174等；觸變劑為氣相二氧化硅、氫化蓖麻油、聚酰胺蠟等。 本發(fā)明另一目的是提供上述印刷導(dǎo)電線路用納米銀漿的制備方法，具體操作如下： (1) 將溶劑、粘結(jié)劑和添加劑加入高速分散機中，在常溫、常壓下，9000~20000 rpm高速 攪拌10~60s，使溶劑、粘結(jié)劑和添加劑充分混合均勻形成粘結(jié)載體； (2) 將納米銀顆粒采用高速分散方法將其均勻分散于粘結(jié)載體中，即形成納米銀漿，其 中分散條件為常溫、常壓下，9000~20000 rpm高速攪拌10~60s。
[0016] 本發(fā)明方法降低了納米銀顆粒燒結(jié)溫度，同時降低了對基片材料耐高溫的要求， 提高了涂層質(zhì)量和生產(chǎn)效率，具有耗銀低、成本低；整個生產(chǎn)過程無污染，具有無開放接口 的特點；本發(fā)明得到的納米銀漿由于納米銀顆粒能均勻分散于粘結(jié)載體中，在燒結(jié)過程中 漿料的體積收縮均勻，能有效解決燒結(jié)型銀漿的收縮斷線現(xiàn)象，提高了導(dǎo)電銀線與基板的 結(jié)合力；納米銀顆粒燒結(jié)溫度低，且納米銀的燒結(jié)溫度隨著其粒徑的減小而降低，它的這種 特性不僅降低了對基片材料耐高溫的要求，有利于提高涂層質(zhì)量和生產(chǎn)效率、使銀耗及成 本降低，還使得銀粉在燒結(jié)過程中易于形成連續(xù)的導(dǎo)通線路，不僅導(dǎo)電性好，而且抗氧化能 力強。本發(fā)明得到的納米銀漿采用全印制電子技術(shù)可廣泛應(yīng)用于印刷導(dǎo)電線路中，形成高 導(dǎo)電性、高精度和良好抗彎折性的導(dǎo)電線路。
【具體實施方式