本發(fā)明屬于印刷電子技術領域，具體涉及一種含有低熔點金屬粉末的電子漿料及其制造方法。

背景技術：

印刷電子是將傳統(tǒng)印刷(或涂布)工藝應用于制造電子元器件和產(chǎn)品的新興工藝技術。盡管目前印刷電子元器件和產(chǎn)品在分辨率、集成度、信息容量等方面還達不到傳統(tǒng)硅基微電子器件的水平，但印刷電子工藝技術具有節(jié)約資源、綠色環(huán)保、低成本、柔性化可大面積生產(chǎn)等顯著特點，具有十分廣闊的發(fā)展前景。

電子漿料是印刷電子行業(yè)的基礎材料之一，由固體導電粉末、粘結體和有機溶劑混合輥軋成均勻的膏狀或漆狀物，主要由導電相、粘結相和有機載體組成。電子漿料按燒結溫度不同，可分為高溫、中溫和低溫烘干電子漿料。按用途不同，分為介質(zhì)漿料、電阻漿料和導體漿料。其中，導體漿料主要包括銀漿、鋁漿、金漿、銅漿等，被廣泛應用于太陽能電池板正面及背面電極、rfid電子標簽、手機天線、非接觸式ic卡天線線路等眾多領域。不難看出，上述導體漿料的金屬組分的熔點均較高，燒結后，導電相仍為顆粒接觸，因此接觸電阻較大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術中電子漿料接觸電阻大的關鍵問題，提供一種燒結后導電相為均勻固相接觸的電子漿料,具體為一種常溫下是固態(tài)的低熔點鉍基、銦基或錫基合金制成的微納米電子漿料，主要由高純度(99.9％)的鉍基、銦基或錫基合金微納米粉末、粘合劑、溶劑、助劑所組成的一種機械混和物的粘稠狀漿料，具有印刷精度高、燒結溫度低、燒結后無擴散、斷線率低、接觸電阻小、成本低等優(yōu)點。

本發(fā)明的第二個目的是提出所述電子漿料的制造方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種基于低熔點金屬微納米粉末的電子漿料，由低熔點金屬微納米粉末、粘合劑、溶劑和助劑組成，電子漿料中低熔點金屬微納米粉末的質(zhì)量占比為45～90％，低熔點金屬的熔點為-78℃～232℃。

其中，所述低熔點金屬微納米粉末的粒徑為1納米～10微米，所述低熔點金屬為單質(zhì)金屬、或為二元合金、或為三元合金、或為四元合金、或為多元合金，所述單質(zhì)金屬選自鎵、銦、錫、鋅、鉍、鉛、鉻、汞、鈉、鉀、銫中的一種；所述二元合金選自鎵銦、鎵錫、鎵汞、鎵鈉、鎵鉀、鎵銫、鉍銦二元合金中的一種，所述三元合金選自鎵銦錫、鎵銦汞、鎵銦鈉、鎵銦鉀、鎵銦銫、鎵錫汞、鎵錫鈉、鎵錫鉀、鎵錫銫、鎵汞鈉、鎵汞鉀、鎵汞銫、鎵鈉鉀、鉍銦錫三元合金中的一種；所述四元合金選自鎵銦錫汞、鎵銦錫鈉、鎵銦錫鉀、鎵銦錫銫、鎵銦汞鈉、鎵銦汞鉀、鎵銦汞銫、鎵錫汞鈉、鎵錫汞鉀、鎵錫汞銫、鎵銦鈉鉀、鎵錫鈉鉀、鎵汞鈉鉀、鎵銫鈉鉀、鉍銦錫鋅四元合金中的一種；所述多元合金為由鉛、鉍、錫、銀、銅、鋁或鉻中的一種或多種與所述合金配制而成的中低溫多元合金中的一種。

進一步地，所述電子漿料為低溫固化型漿料或燒結型漿料；

當所述電子漿料為低溫固化型漿料時所述粘合劑為樹脂基體，所述樹脂基體包括樹脂及其固化劑，所述樹脂為聚丁二烯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚丁二烯樹脂、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂、聚丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯、硅樹脂、硅丙樹脂、氯醋樹脂、酚醛樹脂、聚酰胺樹脂、醛酮樹脂、纖維素樹脂、氟碳樹脂、乙烯基樹脂、阿拉伯膠中的一種或多種；

所述固化劑為聚硫醇型、異氰酸酯型、t-31改性胺、yh-82改性胺、脂肪族多胺、脂環(huán)族多胺、聚酰胺、芳香族多胺、酸酐、酚醛樹脂、氨基樹脂、雙氰胺、酰肼中的一種或多種；

當電子漿料為燒結型漿料時，所述粘合劑為無鉛玻璃粉或者金屬氧化物中的一種或多種；所述金屬氧化物為cdo、bi2o3、cuo、tio2中的一種或幾種；

所述溶劑為丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、乙二醇乙醚醋酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯、檸檬酸三丁酯中的一種或多種。

其中，所述助劑包括乙基纖維素、糠酸、鎳粉、硬脂酸、聚乙二醇、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或幾種。

優(yōu)選地，電子漿料中低熔點金屬微納米粉末的質(zhì)量占比依據(jù)所述低熔點金屬的熔點調(diào)整，在50℃至120℃范圍內(nèi)，隨著熔點的升高、低熔點金屬微納米粉末的質(zhì)量占比從50％至80％提高。

本發(fā)明優(yōu)選技術方案之一為，所述低熔點金屬為鉍銦錫三元合金，所述燒結型漿料溶劑為丁基卡必醇2～8質(zhì)量份、丁基卡必醇醋酸酯1～5質(zhì)量份、松油醇8～12質(zhì)量份的混合物，所述助劑包括質(zhì)量份的糠酸1～2份，硬脂酸3～5份，增稠劑乙基纖維素2～10份，電子漿料中的粘合劑玻璃粉為3～6質(zhì)量份。

當電子漿料為低溫固化型漿料時，本發(fā)明另一優(yōu)選技術方案為，所述低熔點金屬為鉍銦錫三元合金，所述低溫固化型漿料溶劑為松油醇10～32質(zhì)量份，電子漿料中的粘合劑為雙酚a型環(huán)氧樹脂3～7份和固化劑0.3～1.5份。其中，所述助劑包括質(zhì)量份的糠酸0.5～2.5份，聚乙二醇0.5～2份，硅烷偶聯(lián)劑0.6～1份，增稠劑乙基纖維素1～5份。

所述的基于低熔點金屬微納米粉末的電子漿料的制造方法，根據(jù)所需熔點值選擇低熔點金屬微納米粉末，按照質(zhì)量比將助劑溶于溶劑得到有機載體，將低熔點金屬微納米粉末、有機載體、粘接劑混合輥軋成均勻的膏狀物。輥軋的設備為三輥軋研磨機或行星球研磨機。

本發(fā)明所述的基于低熔點金屬微納米粉末的電子漿料的應用，應用于電子印刷。

上述技術方案中，增稠劑是提高漿料的粘稠性和塑性。采用高分子量的有機聚合物作為增稠劑，通常為網(wǎng)狀、鏈狀結構，有極性較強的基因，常溫下是固體粉粒狀或凝聚狀液體，能溶解于某些有機溶劑，在一定溫度下溶劑揮發(fā)后能成堅膜，高溫下能分解出無殘留成分。

上述技術方案中，流動性控制劑作用為，漿料在燒結前膜層呈凝結狀態(tài)，燒結初期膜層中載體受熱軟化、熔融，易產(chǎn)生二次流動，造成燒結后膜層出現(xiàn)裂縫，因此在漿料中加入流動性控制劑以控制二次流動；即加入一些添加劑使載體在熔斷前不斷升華而增加粘稠性，控制劑的要求并不廣泛，只在要求比較高的細線厚膜導體漿料中才運用。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提出的電子漿料適用于絲網(wǎng)印刷等傳統(tǒng)印刷方式，可廣泛用于印刷電子行業(yè)，如太陽能電池板正面及背面電極、rfid電子標簽、手機天線、非接觸式ic卡天線線路等。本發(fā)明具有印刷精度高、燒結溫度低、燒結后無擴散、斷線率低、接觸電阻小、成本低等優(yōu)點。

附圖說明

圖1：燒結型低熔點金屬電子漿料制造流程圖，

圖2：低溫固化型低熔點金屬電子漿料制造流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實施例1燒結型漿料

一種基于低熔點金屬微納米粉末的電子漿料，漿料中各成分組成見表1，表1中鉍基合金粉末的粒徑在1nm～10微米均可，可市購。

本電子漿料制備方法：根據(jù)所需熔點值選擇低熔點金屬微納米粉末，按照質(zhì)量比將助劑溶于溶劑得到有機載體，將低熔點金屬微納米粉末、有機載體、粘合劑混合輥軋成均勻的膏狀物。輥軋的設備為三輥軋研磨機。流程參見圖1，為低溫固化所需有機溶劑制備方法；成分可選擇雙酚a型環(huán)氧樹脂酸、酐類固化劑、乙酸丁酯、甲苯、聚乙二醇、硅烷偶聯(lián)劑等。

實施例2-5

漿料中各成分組成見表1。制備方法同實施例1。

表1：實施例1-5電子漿料組成

表2：實施例1-5電子漿料性能

上述實施例為高溫燒結型鉍基電子漿料，從實施例1至實施例5，鉍基合金含量從55％升至75％，電子漿料導電性能提升。也可根據(jù)實際需求在45％至90％之間調(diào)整。

上述實施例中，從實例1至實例5，合金熔點一直在升高，實際生產(chǎn)中，可根據(jù)需求調(diào)整合金比例結構，達到需求熔點值。比如將實施例中的鉍、銦、錫金屬添加或更換鎘、鉛、鋅、銀、鎵、銅等其中的一種或幾種，包括鎵銦、鎵錫、鎵汞、鎵鈉、鎵鉀、鎵銫、鉍銦二元合金；鎵銦錫、鎵銦汞、鎵銦鈉、鎵銦鉀、鎵銦銫、鎵錫汞、鎵錫鈉、鎵錫鉀、鎵錫銫、鎵汞鈉、鎵汞鉀、鎵汞銫、鎵鈉鉀、鉍銦錫三元合金；鎵銦錫汞、鎵銦錫鈉、鎵銦錫鉀、鎵銦錫銫、鎵銦汞鈉、鎵銦汞鉀、鎵銦汞銫、鎵錫汞鈉、鎵錫汞鉀、鎵錫汞銫、鎵銦鈉鉀、鎵錫鈉鉀、鎵汞鈉鉀、鎵銫鈉鉀、鉍銦錫鋅四元合金；以及由鉛、鉍、錫、銅、鋁或鉻中的一種或多種與上述合金配制而成的中低溫多元合金。熔點可從-78.2℃～232℃。

上述實施例中，從實例1至實例5，松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯為有機載體中的溶劑，由于合金比重的增加，溶劑比重減小，但松油醇在溶劑中的比重增加，則漿料揮發(fā)性能增加，燒結速度快，因為松油醇揮發(fā)性最強，丁基卡必醇次之，丁基卡必醇醋酸酯最弱。因此，通過調(diào)整松油醇或丁基卡必醇醋酸酯的相對含量可以調(diào)整有機載體在燒結時的揮發(fā)性能。以解決單一溶劑制成的載體容易揮發(fā)，使?jié){料粘度增大，或者載體不易揮發(fā)，膜層濕潤，燒結時膜層邊緣不齊，層面由于溶劑的集中揮發(fā)導致針孔和缺陷較多，導電性能降低。

上述各實施例為高溫燒結型鉍基電子漿料的制造方法，是按照質(zhì)量比將乙基纖維、糠酸、甲苯溶于有機溶劑松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯得到有機載體，將鉍基、銦基或錫基金屬微納米粉末、有機載體、無鉛玻璃粉混合輥軋成均勻的膏狀物。

實施例6-10低溫固化型漿料

本電子漿料制備方法：根據(jù)所需熔點值選擇低熔點金屬微納米粉末，按照質(zhì)量比將助劑溶于溶劑得到有機載體，將低熔點金屬微納米粉末、有機載體、粘合劑混合輥軋成均勻的膏狀物。輥軋的設備為三輥軋研磨機。流程參見圖2，為高溫燒結所需有機溶劑制備方法；原料可選擇松油醇，乙基纖維素、糠酸、鎳粉、甲苯等。

表3電子漿料組成

表4實施例6-10電子漿料性能

上述實施例為低溫固化型鉍基電子漿料，從實例6至實例10，鉍基合金含量從55％升至75％，電子漿料導電性能提升。也可根據(jù)實際需求在45％至90％之間調(diào)整。

上述實施例中，從實例6至實例10，合金熔點一直在升高，實際生產(chǎn)中，可根據(jù)需求調(diào)整合金比例結構，達到需求熔點值。比如將實施例中的鉍、銦、錫金屬添加或更換鎘、鉛、鋅、銀、鎵、銅等其中的一種或幾種，包括鎵銦、鎵錫、鎵汞、鎵鈉、鎵鉀、鎵銫、鉍銦二元合金；鎵銦錫、鎵銦汞、鎵銦鈉、鎵銦鉀、鎵銦銫、鎵錫汞、鎵錫鈉、鎵錫鉀、鎵錫銫、鎵汞鈉、鎵汞鉀、鎵汞銫、鎵鈉鉀、鉍銦錫三元合金；鎵銦錫汞、鎵銦錫鈉、鎵銦錫鉀、鎵銦錫銫、鎵銦汞鈉、鎵銦汞鉀、鎵銦汞銫、鎵錫汞鈉、鎵錫汞鉀、鎵錫汞銫、鎵銦鈉鉀、鎵錫鈉鉀、鎵汞鈉鉀、鎵銫鈉鉀、鉍銦錫鋅四元合金；以及由鉛、鉍、錫、銅、鋁或鉻中的一種或多種與上述合金配制而成的中低溫多元合金。熔點可從-78.2℃～232℃。

上述各實施例為低溫固化型鉍基電子漿料的制造方法，是按照質(zhì)量比將雙酚a型環(huán)氧樹脂、乙基纖維素、聚乙二醇、硅烷偶聯(lián)劑、糠酸等溶于松油醇得到有機載體，將鉍基、銦基或錫基金屬微納米粉末、有機載體、酐類固化劑混合輥軋成均勻的膏狀物。

最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應當涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。