CN115206587A

CN115206587A - 一种耐盐雾型导电浆料及电子器件

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Publication number: CN115206587A
Application number: CN202210791090.5A
Authority: CN
Inventors: 王汉杰; 任中伟; 柏鹏光; 王江川; 于洋
Original assignee: Beijing Dream Ink Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Dream Ink Technology Co Ltd
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2022-10-18

Abstract

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种耐盐雾型导电浆料及电子器件。本发明提供的导电浆料，按重量百分比计，其包括如下组分：4％～20％树脂、2％～10％固化剂、60％～88％导电填料、0.45％～5％抗盐雾剂、5％～25％溶剂、0.05％～4％助剂；其中，所述抗盐雾剂至少包括离子捕捉剂。本发明的技术方案能够提高电子器件的抗盐雾能力。

Description

一种耐盐雾型导电浆料及电子器件

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种耐盐雾型导电浆料及电子器件。

背景技术

近年来，随着电子信息技术的迅猛发展，市场对导电浆料的特异性和功能性要求越来越苛刻。

发明人发现，现有技术中的导电浆料在应用过程中，目前的导电浆料在耐恶劣的冷热环境、盐雾、汗液等耐候性方面仍存在很大的问题，限制了导电浆料应用的进一步推广。

发明内容

本发明提供一种耐盐雾型导电浆料及电子器件，以解决现有导电浆料耐盐雾性能欠佳，容易受腐蚀，应用受限等技术问题。

第一方面，本发明提供一种(耐盐雾型)导电浆料，采用如下技术方案：

本发明提供的导电浆料，按重量百分比计，其包括如下组分：4％～20％树脂、2％～10％固化剂、60％～88％导电填料、0.45％～5％抗盐雾剂、5％～25％溶剂、0.05％～4％助剂；

其中，所述抗盐雾剂至少包括离子捕捉剂。

作为本发明的一些可选实施方式，所述离子捕捉剂为硅铝酸盐、水合氧化物、多价金属酸性盐、杂多酸、层状双金属氢氧化物中的一种或至少两种组成的混合物。

作为本发明的一些可选实施方式，所述水合氧化物为Sb₂O₅H₂O、Bi₂O₃nH₂O或TiO₂nH₂O中的至少一种。

作为本发明的一些可选实施方式，所述多价金属酸性盐为Zr(HPO₄)₂H₂O或Ti(HPO₄)₂H₂O。

作为本发明的一些可选实施方式，所述杂多酸为(NH₄)₃MO₁₂(PO₄₀)nH₂O。

作为本发明的一些可选实施方式，所述层状双金属氢氧化物为MgAl(CO₃)(OH)nH₂O。

作为本发明的一些可选实施方式，所述离子捕捉剂还包括Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂。

作为本发明的一些可选实施方式，所述抗盐雾剂还包括吸氧剂和/或耐腐蚀剂。

作为本发明的一些可选实施方式，所述吸氧剂选自亚硫酸盐、苯亚磺酸盐、羟基酚、萘酚类、羟胺类、水杨酸类衍生物或抗坏血酸中的一种或几种。

作为本发明的一些可选实施方式，所述亚磺酸盐为亚硫酸钠。

作为本发明的一些可选实施方式，所述苯亚磺酸盐为苯亚磺酸钠。

作为本发明的一些可选实施方式，所述羟基酚为邻苯二酚。

作为本发明的一些可选实施方式，所述羟胺类为羟胺盐酸盐。

作为本发明的一些可选实施方式，所述耐腐蚀剂为二壬基萘磺酸钡、单油酸季戊四醇酯、山梨糖醇酐单油酸酯(斯盘-80)、硬脂酸环己胺、苯并三氮唑或α-巯基苯并噻唑中的一种或至少两种组成的混合物。

作为本发明的一些可选实施方式，所述固化剂选自异氰酸酯类固化剂、酚醛树脂类固化剂、胺类固化剂中的一种或几种。

作为本发明的一些可选实施方式，所述助剂为润湿分散剂、基材润湿剂、消泡剂、促进剂、偶联剂、流平剂、触变剂、抗氧剂中的一种或几种。

作为本发明的一些可选实施方式，所述树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、有机硅树脂、氯醋树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或几种。

作为本发明的一些可选实施方式，所述导电填料为银粉、铜粉、镍粉、液态金属等中的一种或几种。

第二方面，本发明提供了一种电子器件，采用如下技术方案：

本发明提供的电子器件，包括基材和位于所述基材上的导电结构，其中，所述导电结构由前述实施方式任一项所述的导电浆料制成。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的导电浆料，一方面，通过离子捕捉剂的加入能够在保证浆料附着力以及导电性能的前提下，有效吸收浆料中游离的阴离子和阳离子，避免游离的离子腐蚀导电金属，提高浆料的抗盐雾性能；另一方面，抗氧剂和防腐蚀剂的添加，能够防止导电金属氧化成盐及腐蚀的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的具有导电浆料制成的导电结构的电子器件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的导电浆料的制备工艺流程图；

图3为本发明实施例提供的耐腐蚀效果佳的导电结构示意图；

图4为本发明对比例1提供的发生轻微腐蚀的导电结构示意图；

图5为本发明对比例2提供的发生明显腐蚀的导电结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。

在发明人对现有技术中的导电浆料进行研究的过程中，发明人发现，由导电浆料制成的导电线路耐盐雾性能欠佳，容易受腐蚀，应用受限。

基于此，本发明实施例提出一种导电浆料，按重量百分比计，其包括如下组分：4％～20％树脂、2％～10％固化剂、60％～88％导电填料、0.45％～5％抗盐雾剂、5％～25％溶剂、0.05％～4％助剂；

其中，所述抗盐雾剂至少包括离子捕捉剂。

由于导电浆料中常常游离有许多阴离子和阳离子，而这些游离的离子与氧或水反应而发生腐蚀或盐化。为了防止腐蚀、盐化等情况发生，同时提高导电浆料的耐盐雾性能，本发明实施例通过在导电浆料中加入抗盐雾剂，其中，该抗盐雾剂至少包括离子捕捉剂。

示例性地，本发明的导电浆料中的离子捕捉剂可以为硅铝酸盐、水合氧化物、多价金属酸性盐、杂多酸、层状双金属氢氧化物中的一种或至少两种组成的混合物。

优选地，所述水合氧化物为Sb₂O₅H₂O、Bi₂O₃nH₂O或TiO₂nH₂O中的至少一种。

优选地，所述多价金属酸性盐为Zr(HPO₄)₂H₂O或Ti(HPO₄)₂H₂O。

优选地，所述杂多酸为(NH₄)₃MO₁₂(PO₄₀)nH₂O。

优选地，所述层状双金属氢氧化物为MgAl(CO₃)(OH)nH₂O。

优选地，所述离子捕捉剂还包括Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂。

进一步的，根据本发明实施例，除了离子捕捉剂外，所述抗盐雾剂中还可以包括吸氧剂和/或耐腐蚀剂。

氧气和湿气容易腐蚀导电金属，并且当腐蚀严重时，导电金属会发生氧化释放大量离子，而此时离子捕捉剂被反应完全消耗后，游离的离子会继续腐蚀导电线路。抗氧剂和耐腐蚀剂则可以进一步防止氧化或腐蚀的发生。本发明优选地实施例中，通过离子捕捉剂配合抗氧剂和耐腐蚀剂的混合耐盐雾剂的设计，可以更有效的控制导电金属的腐蚀。

根据本发明的实施例，所述吸氧剂选自亚硫酸盐、苯亚磺酸盐、羟基酚、萘酚类、羟胺类、水杨酸类衍生物或抗坏血酸中的一种或几种。

作为优选地，所述亚磺酸盐为亚硫酸钠；所述苯亚磺酸盐为苯亚磺酸钠；所述羟基酚为邻苯二酚；所述羟胺类为羟胺盐酸盐。

并且，所述耐腐蚀剂为二壬基萘磺酸钡、单油酸季戊四醇酯、山梨糖醇酐单油酸酯(斯盘-80)、硬脂酸环己胺、苯并三氮唑或α-巯基苯并噻唑中的一种或至少两种组成的混合物。

前述分析可知，为了有效吸收导电浆料或导电线路中游离的阳离子或阴离子，可以加入离子捕捉剂来解决。然而，如果超量增加离子捕捉剂不现实，会导致很多性能问题。因此应当添加适量的离子捕捉剂。本发明实施例中，为了提高导电浆料的耐盐雾性，抗盐雾剂的含量占导电浆料总量的0.45％～3％之间。示例性地，所述抗盐雾剂的含量可以为：0.45％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％或者3.0％。

进一步地，为了保证导电浆料的附着力以及导电等性能，本发明优选地，在抗盐雾剂中加入30％～70％的吸氧剂和/或耐腐蚀剂，离子捕捉剂在抗盐雾剂中的占比可以降低到30％～70％，能更好的避免氧化、腐蚀等发生。

下面本发明实施例对导电浆料中的各组分进行举例说明。

树脂

本发明实施例中的树脂可以为聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、有机硅树脂、氯醋树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或者至少两种组成的混合物。

示例性地，导电浆料中树脂的重量百分比可以为：4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或者20％。

固化剂

根据本发明的实施例，导电浆料中的固化剂可以为光固化剂、热固化剂或其它类型的固化剂。具体地，为了提高固化速度，缩短固化时间，本发明的固化剂可以优选为异氰酸酯类固化剂、酚醛树脂类固化剂或胺类固化剂中的一种或几种。并且示例性地，所述固化剂的含量可以为2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。

导电填料

本发明实施例中的导电填料可以为银粉、铜粉、镍粉、液态金属等中的一种或几种。所述导电填料的形状为片状、球状、线性、立方体等中的一种或几种。其中，所述液体金属为熔点在300℃以内的金属单质或合金，例如镓单质、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金等；所述导电填料的尺寸大小可以为0.1μm～10μm。优选地，本发明实施例中采用导电填料为粒径为400～600nm的球状银粉。

示例性地，导电浆料中导电填料的重量百分比可以为：60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％或88％。

溶剂

本发明实施例中的溶剂可以为乙醇、异丙醇、正丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇***、二乙二醇丙醚、二乙二醇丁醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇***、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、乙二醇丙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇***醋酸酯、二乙二醇丙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丙醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇***醋酸酯、二丙二醇丙醚醋酸酯、二丙二醇丁醚醋酸酯、DBE(二价酸酯)、异佛尔酮和松油醇中的一种或者至少两种组成的混合物。

示例性地，导电浆料中溶剂的重量百分比可以为：5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或者25％。

助剂

为了改善导电浆料的分散效果、润湿性、导电性、附着力等综合效果，本发明实施例中的可以添加合适的助剂以调整整体效果，具体地，助剂可以为润湿分散剂、基材润湿剂、消泡剂、促进剂、偶联剂、流平剂、触变剂、抗氧剂中的一种或几种。

示例性地，导电浆料中助剂的重量百分比可以为：0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、2％、3％或者4％。

本发明实施例中，一方面，由于该导电浆料中含有离子捕捉剂，离子捕捉剂的加入能够有效吸收导电浆料中游离的阴离子和阳离子，从而可以避免由于游离离子的存在而易引发导电金属腐蚀等的发生，提高导电浆料的抗盐雾性能；另一方面，由于抗盐雾剂中除了离子捕捉剂外，还包括有抗氧化剂和防腐蚀剂，该混合抗盐雾剂的设计能够很好地防止导电金属氧化成盐或腐蚀的发生；再一方面，本发明的导电浆料可以非常好地适用于丝网印刷、柔版印刷、移印、挤出式点胶、钢网印刷等成型工艺，成型后加热固化即可得到导电结构。

另一方面，本发明另一实施例提供了一种导电浆料的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤S1：按重量计依次称取4％～20％的树脂和5％～25％的溶剂，分别置入溶解釜中，加热搅拌(其中，加热温度可以为60～120℃，搅拌速度为300～800rpm)，直至所述树脂均匀分散在所述溶剂中，制成前载体；

步骤S2：按重量计称取60％～88％的导电填料、2％～10％的固化剂、0.45％～7％的抗盐雾剂以及0.05％～4％的助剂，投入分散机后与上述步骤(1)的前载体进行混合搅拌，搅拌速度为500～1500rpm，搅拌时间为30分钟，得到均匀的预制复合浆料；

步骤S3：静置30分钟，将步骤(2)获得的预制复合浆料通过三辊研磨机进行研磨，使浆料得到充分混合，成分更加均匀一致，并最终获得导电浆料。

此外，本发明再一实施例还提供一种电子器件，具体地，如图1所示，该电子器件包括：基材1，以及位于基材1上的导电结构2，导电结构2可以利用以上任一项所述的导电浆料印刷并固化后制成。导电结构2可以为导电线路、导电层、导电连接件等任何需要导电的结构，此处不进行限定。使用导电浆料制成的导电结构2与基材1之间的附着力可达30N/cm²以上。

例如，将导电浆料通过丝网印刷的方式印刷在基材上，然后将其置于鼓风干燥箱中加热烧结固化。导电浆料的加热固化温度为120℃～200℃，固化时间为10min～80min。

本发明实施例中，导电结构的厚度可以为5μm～60μm，如5μm、10μm、20μm、30μm、40μm或者50μm。

本发明实施例中，基材可以为柔性基材，也可以为硬质基材，柔性基材可以为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)等薄膜中的一种，硬质基材可以为FR-4、环氧玻璃、玻璃树脂等。

可选地，如图1所示，本发明实施例中，电子器件还包括通过连接于导电结构2上的电子元件3。根据实际需要，电子元件3可以为开关、电源、发光器件、传感器、芯片等，本发明实施例对此不进行限定。

下面本发明实施例以多个具体实施例和对比例对导电浆料的优势进行说明。

实施例和对比例

本发明实施例和对比例的原料如表1所示，配比如表2所示。

表1

表2

需要说明的是，本发明实施例按照GB/T 2423.17-2008《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka盐雾》的标准规范对该上述对比例和实施例进行耐盐雾测试，测试效果如表3所示：

表3

经耐盐雾测试表明，本公开实施例与对比例得到如本公开附图3-5所表征的腐蚀程度，即为无腐蚀、轻微腐蚀和明显腐蚀。本公开实施例中通过抗盐雾剂的加入，能够有效改善导电浆料及形成的导电线路的耐腐蚀性和抗氧化性，提升导电浆料的耐盐雾性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种导电浆料，其特征在于，按重量百分比计，其包括如下组分：4％～20％树脂、2％～10％固化剂、60％～88％导电填料、0.45％～5％抗盐雾剂、5％～25％溶剂、0.05％～4％助剂；

其中，所述抗盐雾剂至少包括离子捕捉剂。

2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述离子捕捉剂为硅铝酸盐、水合氧化物、多价金属酸性盐、杂多酸、层状双金属氢氧化物中的一种或至少两种组成的混合物。

3.根据权利要求2所述的导电浆料，其特征在于，所述水合氧化物为Sb₂O₅H₂O、Bi₂O₃nH₂O或TiO₂nH₂O中的至少一种；和/或，

所述多价金属酸性盐为Zr(HPO₄)₂H₂O或Ti(HPO₄)₂H₂O；和/或，

所述杂多酸为(NH₄)₃MO₁₂(PO₄₀)nH₂O；和/或，

所述层状双金属氢氧化物为MgAl(CO₃)(OH)nH₂O；和/或，

所述离子捕捉剂还包括Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂。

4.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述抗盐雾剂还包括吸氧剂和/或耐腐蚀剂。

5.根据权利要求4所述的导电浆料，其特征在于，所述吸氧剂选自亚硫酸盐、苯亚磺酸盐、羟基酚、萘酚类、羟胺类、水杨酸类衍生物或抗坏血酸中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的导电浆料，其特征在于，所述亚磺酸盐为亚硫酸钠；和/或，

所述苯亚磺酸盐为苯亚磺酸钠；和/或，

所述羟基酚为邻苯二酚；和/或，

所述羟胺类为羟胺盐酸盐。

7.根据权利要求4所述的导电浆料，其特征在于，所述耐腐蚀剂为二壬基萘磺酸钡、单油酸季戊四醇酯、山梨糖醇酐单油酸酯(斯盘-80)、硬脂酸环己胺、苯并三氮唑或α-巯基苯并噻唑中的一种或至少两种组成的混合物。

8.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述固化剂选自异氰酸酯类固化剂、酚醛树脂类固化剂、胺类固化剂中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述助剂为润湿分散剂、基材润湿剂、消泡剂、促进剂、偶联剂、流平剂、触变剂、抗氧剂中的一种或几种。

10.一种电子器件，包括基材和位于所述基材上的导电结构，其特征在于，所述导电结构由权利要求1～9任一项所述的导电浆料制成。