CN111243779A - 用于激光切割导电银浆和低温固化超细球状银粉及彼此的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于激光切割导电银浆和低温固化超细球状银粉及彼此的制备方法，用于激光切割导电银浆特征在于：按重量份计包括树脂材料10‑40份、封闭型异氰酸酯或氨基树脂0.5‑5份、溶剂20‑80、含氟氯化合物导电助剂0.1‑1份、分散剂0‑2份、及低温固化超细球状银粉55‑60份。本用于激光切割导电银浆的导电性得到大大提升，进而可应用于激光切割中。

Description

用于激光切割导电银浆和低温固化超细球状银粉及彼此的制 备方法

技术领域

本发明涉及一种电子浆料，具体是一种用于激光切割导电银浆和低温固化超细球状银粉及彼此的制备方法。

背景技术

低温固化银浆用于各种只能承受低温烘烤的底材，该底材一般为塑料膜（板）类或纸质膜（板）类，塑料膜（板）类的材料一般为PET、PI、PC等；低温固化银浆可用于电脑键盘、薄膜开关、触摸屏等电子产品中，此类电子产品日益追求细小、精细或弯折等设计，所以对低温固化银浆能否印刷细线条有严格要求；现有丝网印刷用的低温固化银浆一般只能印刷宽度为60微米、线距为60微米的线条（俗称60/60线条），此线条不能满足现市场对电子产品的要求（宽度为20-25微米的细线条才能达到要求）；而丝网印刷技术可以印刷出宽度为25微米、线距为25微米的线条（俗称25/25线条），但使用现有的低温固化银浆印刷时线距就不能达到25微米，因为两线间可能会因银浆扩散而连接，固化后两线就会导通而短路，所以现有低位固化银浆不能用于分组布线的电子元件中。

为解决上述问题，行内一般采用激光切割方式切割出25/25微米甚至是20/20微米的极细银线；即印刷时可以先印刷1毫米甚至更宽的银线，固化后再用激光切割方式切割出25/25微米、20/20微米（宽度/线距）或以上的极细银线，达到了黄光制程（所谓黄光制程就是用曝光方式晒出极细线条用化学蚀刻的方法制作线条，其存在工艺复杂、设备投资大、效率不高等缺点）中对线条的细度要求；成熟的激光切割甚至可替代黄光制程，并可广泛用于触摸屏制线工艺中。此外，现有低温固化银浆的导电性较差，这是因为球状银粉还原生成后粉体表面没有经过处理（比如物理抛光，研磨等），在树脂固化过程中，球状银粉通过互相连接搭碰在一起连通导电，但由于球状银粉之间的接触面是圆弧面之圆弧面之间接触，接触面积较小，所以低温固化银浆的导电性较差，直接影响到电子产品的质量。

因此，需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种用于激光切割导电银浆和低温固化超细球状银粉及彼此的制备方法；其中，用于激光切割导电银浆的导电性得到大大提升，进而可应用于激光切割中。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于激光切割导电银浆，其特征在于：按重量份计包括树脂材料10-40份、封闭型异氰酸酯或氨基树脂0.5-5份、溶剂20-80、含氟氯化合物导电助剂0.1-1份、分散剂0-2份、及低温固化超细球状银粉55-60份。

所述树脂材料为聚酯树脂、聚氨酯树脂或羟基丙稀酸树脂中的一种或两种以上混合物。

所述含氟氯化合物导电助剂包括氟化合物和/或氯化合物，氟化合物为氟化钠，氟化钾，氟化铜，氟化镁，氟化钙，氟化锌，氟化硼，氟化银中的一种或两种以上混合物，氯化合物为氯化镁、氯化铜、氯化银、氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化铝、氯化锌、氯化锂中的一种或两种以上混合物。

所述溶剂为异佛尔酮、丁基卡必醇醋酸酯、二价酸酯中的一种或两种以上混合物。

所述分散剂为BYK333、BYK163中的一种或两种混合物。

上述用于激光切割导电银浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a，将树脂材料用溶剂溶解成树脂溶液，备用；

步骤b，将树脂溶液、封闭型异氰酸酯或氨基树脂、含氟氯化合物导电助剂、分散剂、低温固化超细球状银粉混合制得用于激光切割导电银浆。

上述低温固化超细球状银粉，其特征在于：按重量份计包括硝酸银10-50份、抗坏血酸10-40份、去离子水40-300份、PVP聚乙烯吡咯烷酮0.5-2份、明胶0.1-2份。

上述低温固化超细球状银粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，将硝酸银溶解在一部分去离子水中待用，将PVP聚乙烯吡咯烷酮溶解在又一部分去离子水中待用，将明胶溶解在又一部分去离子水中待用，将抗坏血酸溶解在又一部分去离子水中待用；

步骤二，将超声波振荡器放入反应釜中，并往反应釜加入抗坏血酸溶液，然后开启超声波振荡器，让抗坏血酸溶液均匀振荡分散，中途逐量加入PVP聚乙烯吡咯烷酮溶液和明胶溶液搅拌混合，被超声波出来的混合溶液在均匀振荡搅拌时，逐量滴入硝酸银溶液后，还原反应随之完成，此时在超声波振荡器的振动搅拌下，反应釜底部形成有沉淀物；

步骤三，用余量去离子水清洗沉淀物后离心过滤水份，最后经烘干和气流磨分散处理后制得低温固化超细球状银粉。

步骤二中，硝酸银溶液与抗坏血酸溶液之比为1:1，硝酸银溶液的滴入速度为每秒滴入硝酸银溶液总量的百分之一。

步骤三中，烘干温度为80-100℃，烘干时间为24h。

本发明的有益效果如下：

用于激光切割导电银浆至少由树脂材料、封闭型异氰酸酯或氨基树脂、溶剂、含氟氯化合物导电助剂、分散剂、及低温固化超细球状银粉制成；制备过程中，通过添加含氟氯化合物导电助剂可促进导电银浆的导电性能提升。其中，氯和氟在配方体系中能促进树脂材料与低温固化超细球状银粉之间紧密接合，使树脂的分子或分子链交联密度更大，接合银粉的能力更加强大，从而使球状银粉也能发挥很好的导电性，进而可代替传统低温固化银浆配方中的片状银粉，使无论是否需要激光切割也能选用本导电银浆；且通过对本用于激光切割导电银浆的应用，可保证激光切割工艺中激光所到之处的低温固化超细球状银粉都是球状的，低温固化超细球状银粉被切中或切断的机率大大降低（传统导电银浆中，片状银粉与片状银粉接合，激光切割时片状银粉容易被切中或切断，其中被切中的银粉会崩裂开来，导致线条毛边或直接短路，尤其遇到粒径达到10微米的银粉时短路机率就更大）。具体地，由于球状银粉的粒径均匀，粒径分布窄，很均匀地分布于银线上，激光切割时切中球状银粉的机率就小，而且即使球状银粉被切中也不会因为应力而崩裂形成毛边、或从球状银粉间的缝隙溜滑过去而造成短路。

低温固化超细球状银粉至少由硝酸银、抗坏血酸、去离子水、PVP聚乙烯吡咯烷酮及明胶材料制成；制备过程中，在超声波振荡器的振动搅拌下能还原出圆型的球状银粉，而用抗坏血酸作还原剂还原出来的银粉结晶度高，粒径、分布均匀，有效提升低温固化超细球状银粉的导电性能，进而提升导电银浆的导电性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

本实施例涉及的用于激光切割导电银浆是针对电脑键盘、薄膜开关、触摸屏等多种类型产品的制造工艺，其按重量份计包括树脂材料10-40份、封闭型异氰酸酯或氨基树脂0.5-5份、溶剂20-80、含氟氯化合物导电助剂0.1-1份、分散剂0-2份、及低温固化超细球状银粉55-60份。本配方中，通过添加含氟氯化合物导电助剂可增强其导电性能，解决球状银粉导电不良的问题，使其导电性能好，进而可提升激光切割效果（传统片状银粉虽然导电性能较好，但激光切割效果欠佳）。本用于激光切割导电银浆的导电性能优越，且具有较强的附着力，可用于激光切割得到紧密细致的导电线路。

进一步地，树脂材料为聚酯树脂、聚氨酯树脂或羟基丙稀酸树脂等同类物质中的一种或两种以上混合物。

进一步地，含氟氯化合物导电助剂包括氟化合物和/或氯化合物；氟化合物为氟化钠，氟化钾，氟化铜，氟化镁，氟化钙，氟化锌，氟化硼，氟化银等同类物质中的一种或两种以上混合物，优选氟化钠和氟化银，氟化合物的选择要兼顾溶解性及树脂体系相容性；氯化合物为氯化镁、氯化铜、氯化银、氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化铝、氯化锌、氯化锂中等同类物质的一种或两种以上混合物，优选氯化镁、氯化铜和氯化银，氯化合物的选择同样要兼顾溶解性及树脂体系相容性。

进一步地，溶剂为异佛尔酮、丁基卡必醇醋酸酯、二价酸酯等同类物质中的一种或两种以上混合物。

进一步地，分散剂为BYK333、BYK163等同类物质中的一种或两种混合物。

上述用于激光切割导电银浆的制备方法，包括以下步骤：

步骤a，将树脂材料用溶剂溶解成固体含量为10-20%的树脂溶液，备用；具体是，将树脂材料中的聚酯树脂、聚氨酯树脂、羟基丙稀酸树脂中的一种或两种以上混合物溶解于溶剂中，溶剂为异佛尔酮、丁基卡必醇醋酸酯和二价酸酯按1:1:1配方混合而成的混合物。

步骤b，将树脂溶液、封闭型异氰酸酯或氨基树脂、含氟氯化合物导电助剂、分散剂、低温固化超细球状银粉混合制得用于激光切割导电银浆。

进一步地，溶剂为异佛尔酮、丁基卡必醇醋酸酯、二价酸酯以1:1:1配比混合的混合物，作为溶剂三合一混合物R-H1。

下面为多种具体配方的表格：

材料 方案	①	②	③	④	⑤
						聚酯树脂溶液	20	—	—	15	20
聚氨酯树脂溶液	—	20	—	—	—
						丙烯酸树脂溶液	—	—	20	—	—
低温固化超细球状银粉	55	55	55	60	55
						含氟氯化合物导电助剂	0.2	0.2	0.2	0.4	0.5
分散剂	1.0	1.0	1.0	—	—
						溶剂三合一混合物R-H1	24	24	24	25	25
封闭型异氰酸酯或氨基树脂	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5

上述方案中，方案④和⑤为较优方案，即以方案④和⑤制备的导电银浆整体能较优；其中，以方案④制备的导电银浆的电阻相对较低，但激光切割效果不如方案⑤；而以方案⑤制备的导电银浆的电阻相对较高，但激光切割效果则比方案④好；大量实验证明银粉的添加量会影响激光切割效果，如：银粉添加量大会使线条粗燥、毛边大，而银粉添加量少切割的线条精细无毛边。上述方案配方制得的导电银粉的导电性能都能满足一般导电线路组合的电性能要求，这是因为采用了含氟氯化合物导电助剂去提高球状银粉之间接合密度，使彼此更致密紧扣地连接成一片整体，所以导电性能就更好。

上述低温固化超细球状银粉，按重量份计包括硝酸银（工业级）10-50份、抗坏血酸（工业级）10-40份、去离子水40-300份、PVP聚乙烯吡咯烷酮0.5-2份、明胶（工业级）0.1-2份。本低温固化超细球状银粉中，用抗坏血酸还原、用明胶和PVP聚乙烯吡咯烷酮做还原过程体系中的分散剂，使还原过程边成核生长成球状、粒径小的低温固化超细球状银粉。

上述低温固化超细球状银粉的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将20份硝酸银搅拌溶解在20份去离子水中制得硝酸银溶液待用；将2份PVP聚乙烯吡咯烷酮搅拌溶解在98份去离子水中制得PVP聚乙烯吡咯烷酮溶液待用，其中PVP聚乙烯吡咯烷酮的含量约为2%；将2份明胶搅拌溶解在98份去离子水中制得明胶溶液待用，其中明胶的含量约为2%；将20份抗坏血酸搅拌溶解在20份去离子水中制得抗坏血酸溶液待用；

步骤二，将超声波振荡器放入反应釜中，并往反应釜加入抗坏血酸溶液，然后开启超声波振荡器，让抗坏血酸溶液均匀振荡分散，中途逐量加入PVP聚乙烯吡咯烷酮溶液和明胶溶液搅拌混合（此时没有任何化学反应，只有物理混合），被超声波出来的混合溶液在均匀振荡搅拌时，逐量滴入硝酸银溶液后，还原反应随之完成，此时在超声波振荡器的振动搅拌下，反应釜底部形成有灰黄色的沉淀物；

步骤三，用余量去离子水清洗沉淀物5-10次后离心过滤水份，最后经烘干和气流磨分散处理后制得低温固化超细球状银粉。

本制备方法用超声波振荡器搅拌能生产出高圆度的球状银粉，用抗坏血酸作还原剂生产出来的银粉结晶度高，粒径和分布均匀，使银粉导电性能更好，以制备出低电阻、导电性能好的导电银浆。

进一步地，步骤二中，超声波振荡器的功率以一次还原多少银粉量而配备合适的功率；硝酸银溶液的滴入量视反应釜容量而定，硝酸银溶液与抗坏血酸溶液之比为1:1，硝酸银溶液的滴入速度为每秒滴入硝酸银溶液总量的百分之一（即：例如100升硝酸银溶液要用每秒1升的流量滴入，100秒完成所有量添加）。

进一步地，步骤三中，烘干温度为80-100℃，烘干时间为24h。

进一步地，低温固化是指常温——200℃以下温度烘烤，产生化学反应或溶液蒸发干燥就自然固化成膜，形成有附着力，有电性能的导电银涂层，是靠树脂（或）和固化剂交联反应作粘结材料的；超细球状银粉是指球状（圆球形或类圆球形）银粉，其平均粒径在0.5-1微米，粒径范围为0.1-2微米。传统球状银粉一般只适合作为高温烧结（600-950℃）银浆导电载体用，因为它的导电性只有经过高温烧结才能半熔融搭接形成导电连接体，而低温固化，用树脂连接，导电性能很差，甚至不导电（高温烧结后电阻率为10^-6Ω.cm，而低温固化后电阻则只有10-1000Ω.cm左右）；低温固化用片状银粉导电性能达到10^-5Ω.cm左右，片状银粉在某些印刷细线路或激光切割成细线就不适用，因为激光切割时片状银粉会断开，可能造成线条蹦边或松脱，影响附着力；印刷细线时片状银粉过网性很差，所以一般要求用球状银粉；而本发明涉及的低温固化超细球状银粉则可以更好的适应激光切割和印刷细线。

进一步地，激光切割是指用激光切割丝印出来较粗的线条，比如是1mm宽的线条，可以切割出20微米宽，间距也是20微米的线条，可以切割成20组20微米宽的超细线条，可以适应日益小型化精密化的电子电路的需求。

上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种用于激光切割导电银浆，其特征在于：按重量份计包括树脂材料10-40份、封闭型异氰酸酯或氨基树脂0.5-5份、溶剂20-80、含氟氯化合物导电助剂0.1-1份、分散剂0-2份、及低温固化超细球状银粉55-60份。

2.根据权利要求1所述用于激光切割导电银浆，其特征在于：所述树脂材料为聚酯树脂、聚氨酯树脂或羟基丙稀酸树脂中的一种或两种以上混合物。

3.根据权利要求1所述用于激光切割导电银浆，其特征在于：所述含氟氯化合物导电助剂包括氟化合物和/或氯化合物，氟化合物为氟化钠，氟化钾，氟化铜，氟化镁，氟化钙，氟化锌，氟化硼，氟化银中的一种或两种以上混合物，氯化合物为氯化镁、氯化铜、氯化银、氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化铝、氯化锌、氯化锂中的一种或两种以上混合物。

4.根据权利要求1所述用于激光切割导电银浆，其特征在于：所述溶剂为异佛尔酮、丁基卡必醇醋酸酯、二价酸酯中的一种或两种以上混合物。

5.根据权利要求1所述用于激光切割导电银浆，其特征在于：所述分散剂为BYK333、BYK163中的一种或两种混合物。

6.如权利要求1所述用于激光切割导电银浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a，将树脂材料用溶剂溶解成树脂溶液，备用；

步骤b，将树脂溶液、封闭型异氰酸酯或氨基树脂、含氟氯化合物导电助剂、分散剂、低温固化超细球状银粉混合制得用于激光切割导电银浆。

7.如权利要求1所述低温固化超细球状银粉，其特征在于：按重量份计包括硝酸银10-50份、抗坏血酸10-40份、去离子水40-300份、PVP聚乙烯吡咯烷酮0.5-2份、明胶0.1-2份。

8.如权利要求7所述低温固化超细球状银粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，将硝酸银溶解在一部分去离子水中待用，将PVP聚乙烯吡咯烷酮溶解在又一部分去离子水中待用，将明胶溶解在又一部分去离子水中待用，将抗坏血酸溶解在又一部分去离子水中待用；

步骤二，将超声波振荡器放入反应釜中，并往反应釜加入抗坏血酸溶液，然后开启超声波振荡器，让抗坏血酸溶液均匀振荡分散，中途逐量加入PVP聚乙烯吡咯烷酮溶液和明胶溶液搅拌混合，被超声波出来的混合溶液在均匀振荡搅拌时，逐量滴入硝酸银溶液后，还原反应随之完成，此时在超声波振荡器的振动搅拌下，反应釜底部形成有沉淀物；

步骤三，用余量去离子水清洗沉淀物后离心过滤水份，最后经烘干和气流磨分散处理后制得低温固化超细球状银粉。

9.根据权利要求8所述低温固化超细球状银粉的制备方法，其特征在于：步骤二中，硝酸银溶液与抗坏血酸溶液之比为1:1，硝酸银溶液的滴入速度为每秒滴入硝酸银溶液总量的百分之一。

10.根据权利要求8所述低温固化超细球状银粉的制备方法，其特征在于：步骤三中，烘干温度为80-100℃，烘干时间为24h。