一种用于柔性电路的导电银包铜浆料的制备方法与流程

1.本技术涉及低温导电浆料领域，特别是涉及一种用于柔性电路丝网印刷的低温导电银包铜浆料的制备方法及其应用。


背景技术：

2.随着电子工业的飞速发展，柔性电子设备包括oled显示、柔性传感器和有机太阳能电池等领域日益受到大众青睐并快速成长。先进电子材料技术是柔性电子设备的关键技术。全印制电子技术是利用传统的印刷技术制造电路和电子器件的方法，将印刷技术与电子制造工艺有机结合，从而实现电子产品的环保、高效和低成本生产。全印制电子技术使用的材料主要由电子浆料和各种基材组成，其中越来越多的基材以有机薄膜为主，具有轻薄、可弯曲的特点。导电浆料作为各类电子产品中的关键功能材料备受关注。
3.低温导电浆料是以微米/纳米级金属粉体均匀分散在有机树脂相中的粘稠状浆料。其导电功能主要由金属相提供的自由电子载流子来实现。除金属粉的粒度和纯度等因素外，树脂载体的选择也影响着导电浆料的特性。目前使用较普遍的树脂相多为环氧树脂、氯醋树脂，然而其固化后的机械性能差，耐冲击性能差，因此，我们选用聚氨酯作为银包铜浆料的载体，以增强浆料固化后的柔韧性和耐弯折性能。
4.碳纳米管(cnt)是新型的一维功能纳米材料，由单层或多层石墨片卷曲而成，具有优异的力学、电学和热学性能。组成碳纳米管的石墨片层主要为c
‑
c共价键，化学性质非常稳定，结合力强，其杨氏模量高达1.0tpa，抗拉强度可达45gpa，是高强钢的20倍。因此，碳纳米管在复合材料领域具有巨大的潜力。我们在制备的银包铜浆料中加入一定比例的cnt，有望结合银包铜浆料和cnt两者的优势，提升银包铜浆的导电特性以及耐弯折性能等。


技术实现要素：

5.1.本技术提供一种用于丝网印刷柔性电路的低温导电银包铜浆料的制备方法及其应用，所述银铜浆可应用于薄膜开关、键盘和柔性传感器，具有优异的导电性以及耐弯折性能，经过10次正反180
°
弯折，电阻变化率小于300％。
6.一种掺杂碳纳米管的导电银铜浆，其组成包括：
7.银包铜粉20～80wt％；
8.碳纳米管(cnt)0.1～10wt％；
9.热塑性聚氨酯(tpu)1～20wt％；
10.固化剂1～20wt％
11.溶剂10～50wt％；
12.助剂0.1～20wt％；
13.其中，浆料各组分通过充分搅拌，三辊轴研磨等方式混合分散并形成均匀的浆料。
14.2.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米管的导电银铜浆，其特征在于：银包铜粉形貌为片状、球状、树枝状、不规则状中的一种或多种。
15.3.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米管的导电银包铜浆，其特征在于：银包铜粉的粒径分布d10 0.1～2μm,d50 1～5μm,d90 3～20μm。
16.4.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米管的导电银包铜浆，其特征在于：银包铜粉的银含量(质量比)介于1％至50％之间。
17.5.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米管的导电银包铜浆，其特征在于：碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或两种。
18.6.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米管的导电银包铜浆，其特征在于：碳纳米管的粒径分布为管径2nm～10μm，管长100nm～100μm。
19.7.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米管的导电银包铜浆，其特征在于：热塑性树脂包括且不局限于巴斯夫1170a，拜耳192x，路博润61083，烟台万华wht
‑
6232b的一种或多种。
20.8.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米管的导电银包铜浆，其特征在于：所述低温固化剂选自改性双氰胺、酞酸酯、硅烷偶联剂、氨基树脂中的一种或者多种。
21.9.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米管的导电银包铜浆，其特征在于：所述溶剂为沸点较高的酯类，醚类或醇类溶剂。
22.10.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米管的导电银包铜浆，其特征在于：所述助剂包括附着力促进剂、增稠剂、流平剂和去泡剂等。
附图说明
23.图1：银包铜粉的扫描电子显微镜(sem)图
24.图2：银包铜粉的能谱仪(eds)元素分布图
25.图3：cnt扫描电子显微镜(sem)图
26.图4：cnt银包铜浆的热重分析数据
27.图5：cnt银包铜浆和印刷测试图案
28.图6：弯折测试电阻数据
29.图7：弯折前后电子显微镜图
具体实施方式
30.为了更清楚的阐述本发明，下面结合附图和具体实施例子来对本发明做进一步说明，不得将这些实施例用于解释对本发明保护范围的限制。
31.碳纳米管银包铜浆料的制备方法：分别称取银包铜粉、热塑性聚氨酯树脂、cnt粉末，溶剂以及助剂加入浆料罐，采用双桨搅拌机搅拌1小时至均匀并且粉体充分浸润，然后采用三辊轴研磨机将cnt银铜浆复合浆料分散至细度低于10μm，收集得到均匀分散的银铜浆。
32.实施例1
33.上述银铜浆的配方及制备过程包括步骤：
34.取51wt％片状银包铜粉(银含量20％)，8wt％热塑性聚氨酯，1wt％cnt粉末，31wt％溶剂和9wt％助剂加入浆料罐，用不锈钢抹刀搅拌10分钟，使银铜粉被充分浸润，并以浆料搅拌机搅拌1小时至均匀，然后采用三辊轴研磨机将cnt银包铜复合浆料研磨六次，
收集得到均匀分散的银铜浆。
35.图1是银包铜粉的扫描电子显微镜(sem)图，银粉形貌呈片状。图2是银包铜粉的能谱仪(eds)元素分布图，银元素均匀分布在铜的表面。图3是cnt扫描电子显微镜(sem)图，cnt呈现纳米细线状。
36.图4是上述cnt银包铜浆的热重分析数据。具体地，热重的升温速率为2℃/min，由室温25℃升温至200℃，如图1所示，银铜浆再升温至200℃时质量剩余59.78％，表明浆料固含量接近60％。
37.印刷采用手动丝网印刷台，200目不锈钢丝网，在聚酰亚胺(polyimide)pi基底上印刷出如图5所示的图案，然后在烘箱中120℃固化10分钟。
38.采用万用表测试上述印刷固化后的cnt银包铜浆的细线电阻情况。其中，细线长度均为5cm，线宽分别为1mm，2mm和3mm。经过测量，1mm线平均电阻2.1ω，2mm线平均电阻1.4ω，3mm线平均电阻1.0ω，浆料导电性良好。
39.另外将上述得到的cnt银包铜浆印刷图案，选取固化后3mm线来对其进行耐弯折测试。具体的测试方法是将3mm的印刷固化后的银铜浆180
°
弯折后，在折痕处放置1000克的砝码并保持1分钟。然后将其反方向180
°
弯折，同样在折痕处放置1000克的砝码保持1分钟，如此重复10次。图6展示3个样品弯折后的电阻变化。图7是弯折前和弯折后的扫描电子显微镜图，弯折后表面无明显裂痕，适用于柔性电路印刷和应用。
40.实施例2
41.上述cnt银包铜浆的配方及制备过程包括步骤：
42.取60wt％银包铜粉，8wt％热塑性聚氨酯，0.2wt％cnt粉末，25wt％溶剂和6.8wt％助剂加入浆料，用不锈钢抹刀搅拌10分钟，使银铜粉被充分浸润，再使用双桨搅拌机搅至少1小时至均匀，然后采用三辊轴将cnt银包铜浆复合浆料分散六次，收集得到均匀分散的导电浆料。印刷、固化和测试与实施例1相同。