本發(fā)明涉及電子工業(yè),具體而言,涉及一種導(dǎo)電銀漿、其制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù):
1、隨著電子行業(yè)的快速發(fā)展,各類便攜電子器件(如薄膜開關(guān)、電路板、傳感器和太陽(yáng)能電池等)的需求量與日俱增。導(dǎo)電銀漿具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和抗氧化性,能夠用來(lái)制造集成電路、太陽(yáng)能電池、膜厚電阻器等其他電子元器件,已廣泛應(yīng)用于微電子工業(yè)中的布線、連接、封裝。
2、使用金屬3d打印對(duì)印刷線路板進(jìn)行填孔的工藝已經(jīng)日益成熟,市場(chǎng)對(duì)填孔工藝的要求越來(lái)越高,應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越復(fù)雜多變,對(duì)銀漿性能的要求也日益提高。通常銀漿中銀粉含量越高,其導(dǎo)電性能越好,填孔固化后也不易出現(xiàn)孔洞,但銀粉在有機(jī)相中的分散性有限,銀粉含量越高,銀粉越難分散,容易團(tuán)聚導(dǎo)致打印過(guò)程中銀漿堵針。此外,銀漿固化溫度對(duì)填孔形貌的影響較大,高溫(150℃以上)會(huì)導(dǎo)致孔變形、銀漿擠出。
3、低固含銀漿填孔固化后,隨著溶劑的揮發(fā),孔內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的裂縫、空洞,因此需要盡可能地提高銀粉固含,降低銀漿中溶劑含量。但是隨著銀粉含量的提高,采用傳統(tǒng)的制漿工藝(銀粉加入有機(jī)相中,勻漿分散,三輥分散),銀粉的分散性會(huì)大幅度降低,導(dǎo)致分散不均一、團(tuán)聚嚴(yán)重,最終表現(xiàn)為打印堵針、銀漿出料不均勻。此外,為防止加熱固化導(dǎo)致基板發(fā)生形變、孔內(nèi)銀漿被擠出,還要求銀漿能夠在較低的溫度下(比如80~150℃)完全固化且仍具有一定的導(dǎo)電性。
4、專利cn?113096848?a公開了一種140℃低溫固化銀漿的制備工藝方法及其應(yīng)用,利用含碘的醇溶液對(duì)銀粉進(jìn)行預(yù)處理,并選擇、搭配與環(huán)氧樹脂相容性較好的高低沸點(diǎn)溶劑提高了銀粉在銀漿中分散的均勻性。但該法制備的銀漿固含最高也僅為60%,銀漿固化收縮程度較大,固化后會(huì)導(dǎo)致孔內(nèi)產(chǎn)生大量裂縫、空洞;且對(duì)已烘干、無(wú)團(tuán)聚的銀粉進(jìn)行醇溶液洗滌的預(yù)處理時(shí),會(huì)導(dǎo)致銀粉本身團(tuán)聚難以分散的風(fēng)險(xiǎn)大幅度提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種導(dǎo)電銀漿、其制備方法及應(yīng)用,以解決現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)電銀漿無(wú)法兼顧高固含和良好分散性的問(wèn)題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的,根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供了一種導(dǎo)電銀漿的制備方法,包括以下步驟:步驟s1,將環(huán)氧樹脂、固化劑、第一溶劑和第二溶劑混合,得到有機(jī)相;步驟s2,在有機(jī)相中加入固含調(diào)控劑,并進(jìn)行第一勻漿分散,得到改性有機(jī)相;步驟s3,在改性有機(jī)相中加入銀粉,并進(jìn)行第二勻漿分散,得到粗混銀漿;步驟s4,將粗混銀漿進(jìn)行物理消除處理,以除去固含調(diào)控劑,得到導(dǎo)電銀漿;其中,環(huán)氧樹脂的粘度≤1000mpa·s,固含調(diào)控劑包括飽和蒸汽壓為3~100mmhg@20℃的酯、酮的一種或多種,銀粉包括球形銀粉和片狀銀粉。
3、進(jìn)一步地,步驟s2中,固含調(diào)控劑包括乙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸正丙酯、乙酸仲丁酯、2-甲氧基丙酸甲酯、丙酸叔丁酯、乙酸丁酯、環(huán)己酮、3,3-二甲氧基-2-丁酮、環(huán)戊酮、2-己酮和甲基異丁基酮的一種或多種;和/或固含調(diào)控劑占粗混銀漿的重量百分含量為2~10%。
4、進(jìn)一步地,球形銀粉的d50為100nm~2μm;和/或片狀銀粉的d50為3~20μm;和/或球形銀粉與片狀銀粉的重量比為1:(0.33~3)。
5、進(jìn)一步地,粗混銀漿的固含量為80~85%,導(dǎo)電銀漿的固含量為87~92%。
6、進(jìn)一步地,步驟s4中,物理消除處理的方式包括真空勻漿、加熱蒸發(fā)、真空旋蒸和真空烘干的一種或多種;真空勻漿的循環(huán)次數(shù)為2~8次,單次循環(huán)的真空度為2~10kpa,轉(zhuǎn)速為1000~2000rpm,時(shí)間為3~10min;和/或加熱蒸發(fā)的溫度為50~80℃,時(shí)間為30~90min;和/或真空旋蒸的真空度為50~150pa,轉(zhuǎn)速為80~120rpm,溫度為40~80℃,時(shí)間為20~60min;和/或真空烘干的真空度為0.05~0.1?atm,溫度為40~80℃,時(shí)間為30~90min。
7、進(jìn)一步地,固含調(diào)控劑占粗混銀漿的重量百分含量為3~6%,物理消除處理的方式為真空勻漿,真空勻漿的循環(huán)次數(shù)為3~5次,單次循環(huán)的真空度為3~6kpa,轉(zhuǎn)速為1200~1800rpm,時(shí)間為3~5min。
8、進(jìn)一步地,步驟s1中,第一溶劑為沸點(diǎn)為180~300℃的酯類溶劑、酮類溶劑的一種或多種,第二溶劑為沸點(diǎn)為60~160℃的有機(jī)溶劑的一種或多種;第一溶劑與第二溶劑的體積比為1:(0.5~1.5)。
9、進(jìn)一步地,第一溶劑包括dbe、乙二醇二乙酸酯、醇酯十二、二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、丙二酸二叔丁酯、丁二酸乙酯、異佛爾酮、1,3-環(huán)己二酮、4-乙基環(huán)己酮和1,2-環(huán)己二酮的一種或多種;第二溶劑包括乙二醇單甲醚、二乙二醇二甲醚、烯丙基丁基醚、1,1,3,3-四甲氧基-1,3-二甲基二硅氧烷、乙二醇乙醚、丙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚、n,n-二甲基甲酰胺、1-甲基-3-吡咯烷酮、n-甲基吡咯和1,1-二甲氧基-n,n-二甲基乙胺的一種或多種。
10、進(jìn)一步地,步驟s1中,環(huán)氧樹脂包括雙酚f型環(huán)氧樹脂f170、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂cy179和江蘇泰特爾的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的一種或多種,江蘇泰特爾的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂包括tta21、tta26、tta15、tta16和tta28的一種或多種,其中,雙酚f型環(huán)氧樹脂f170占環(huán)氧樹脂的重量百分含量≤30%;和/或環(huán)氧樹脂占有機(jī)相的重量百分比為60~90%;和/或固化劑包括陽(yáng)離子型環(huán)氧樹脂固化劑,陽(yáng)離子型環(huán)氧樹脂固化劑包括常州高晶的cti100、cti80a、cti80p、cti101a、cti80b和cti300的一種或多種;和/或環(huán)氧樹脂與固化劑的重量比為100:(0.5~1.5)。
11、進(jìn)一步地,步驟s1還包括在混合過(guò)程中加入分散助劑的步驟;分散助劑包括以下物質(zhì)的一種或多種:佛山千佑的akn01、akn210、akn7010、akn2140,佛山科寧的kmt-j4201、mkt-8866、kmt-3026,畢克化學(xué)的byk180、byk111、byk410;和/或分散助劑占導(dǎo)電銀漿的重量百分比為0.2~1%。
12、進(jìn)一步地,第一勻漿分散的轉(zhuǎn)速為1500~2500rpm,時(shí)間為3~10min;和/或第二勻漿分散的轉(zhuǎn)速為500~1000rpm,時(shí)間為3~15min。
13、進(jìn)一步地,將銀粉均分為三部分,分別為第一銀粉、第二銀粉和第三銀粉;先在有機(jī)相中加入第一銀粉,500~1000rpm勻漿1~5min;然后加入第二銀粉,500~1000rpm勻漿1~5min;最后加入第三銀粉,500~1000rpm勻漿1~5min,得到粗混銀漿。
14、進(jìn)一步地,步驟s4包括以下步驟,步驟s41,將粗混銀漿依次進(jìn)行第一冷凍勻漿和輥壓分散,得到第一細(xì)混銀漿,第一冷凍勻漿的溫度為-15~0℃;步驟s42,將第一細(xì)混銀漿進(jìn)行物理消除處理,得到第二細(xì)混銀漿;步驟s43,將第二細(xì)混銀漿進(jìn)行第二冷凍勻漿,得到導(dǎo)電銀漿,第二冷凍勻漿的溫度為-15~0℃。
15、進(jìn)一步地,分別獨(dú)立地,第一冷凍勻漿和第二冷凍勻漿的循環(huán)次數(shù)為2~10次,單次循環(huán)包括依次進(jìn)行的第一子冷凍勻漿和第二子冷凍勻漿,第一子冷凍勻漿的轉(zhuǎn)速為1000~2000rpm,時(shí)間為2~10min;第二子冷凍勻漿的轉(zhuǎn)速為300~600rpm,時(shí)間為2~10min。
16、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供了一種導(dǎo)電銀漿,由本發(fā)明上述的制備方法得到,導(dǎo)電銀漿應(yīng)用于500μm及以下線寬的打印,導(dǎo)電銀漿在連續(xù)24h的出料過(guò)程中,流量波動(dòng)<10%。
17、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供了一種曲面印刷線路板,曲面印刷線路板通過(guò)本發(fā)明上述的導(dǎo)電銀漿填孔得到,曲面印刷線路板的填孔的電阻≤0.1ω,曲面印刷線路板的導(dǎo)通率≥95%。
18、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案,先配制銀粉固含較低的粗混銀漿,使銀粉在有機(jī)相中充分分散均勻,再通過(guò)物理消除處理去除銀漿中多余的易揮發(fā)固含調(diào)控劑,以此來(lái)提高銀漿中的銀粉固含。本發(fā)明使用具有特定飽和蒸汽壓的酯、酮作為固含調(diào)控劑,可以在調(diào)節(jié)銀漿固含的同時(shí),可以方便地通過(guò)物理消除去除,使得制備得到的導(dǎo)電銀漿在高固含下仍然具有良好的分散性。本發(fā)明通過(guò)兩步固含調(diào)控法提高銀漿的分散均一性,使得銀漿能夠在較低的溫度下完全固化且仍具有一定的導(dǎo)電性,固化后致密、充實(shí),形貌上無(wú)孔洞無(wú)裂縫。