以前,在兩種物體之間構建導電通路主要通過錫鉛焊來實現。但錫鉛焊產生的重金屬污染以及其較高的焊接溫度導致在電子信息領域的應用受到限制。為解決這個問題,人們開發了導電銀膠。導電銀膠使用方便、性能優異、污染性小,因而在電子信息領域逐漸取代錫鉛焊的部分功能而成為一種重要的電路構建物質,在微電子裝配、印制電路、粘結等方面有廣泛應用。需求的增加刺激了導電銀膠的研究。
*院科技使用環氧樹脂、銀粉、固化劑等十種物質調配的導電銀膠具有良好的粘結性、導電導熱性和穩定性。但和大部分導電銀膠一樣,該導電銀膠較高的固化溫度不利于其在柔性穿戴等市場應用。為解決這個問題,*院科技開發了中溫固化的導電銀膠,其固化溫度低于100℃,擴展了銀膠應用范圍。但這兩個開發的銀膠需要較長的固化時間,滿足不了流水線等場合快速固化的要求。*院科技制備了一種快速固化的熱固性導電銀膠,解決了這個問題。但性能優異的導電銀膠應同時具有較好的粘結性和導電性、不太高的固化溫度、較短的固化時間等,同時應盡量減少成本較高的銀的含量(基本所有導電銀膠的銀含量均在60-70%左右)。可惜的是,能同時滿足這四個要求的導電銀膠還基本沒有。
為此,選擇合適的助劑以盡量實現較好的銀膠功能和較低的銀含量是導電銀膠領域亟需解決的問題。
發明內容
本發明在于提供一種低固含量的中常溫快速固化的導電銀膠,以解決目前導電銀膠未能同時實現較好的導電性、不太高的固化溫度、較短的固化時間以及較低的銀含量的問題。本發明制備的導電銀膠與基底有良好的結合力、導電性能優異、固化溫度低于100℃、固化時間小于半小時、銀含量較低(15-30%)、穩定儲存時間長,能廣泛用于諸多領域。該導電銀膠的配方為:
銀納米線,1-2%;
片狀銀粉,13-29%;
雙酚A環氧樹脂,20-30%;
快速中常溫固化劑,5-10%;
快速中常溫固化促進劑,0.5-1%;
稀釋劑,1-3%;
K-570或K-550,1-3%;
對苯二甲酸,0.5-1%;
纖維素,20-56.3%;
納米二氧化硅,0.5-1%;
消泡劑,0.1-0.5%;
ICAM8401或8402,0.1-0.5%;
本發明所用銀納米線的長度為30-50μm,直徑為30-50nm。所用片狀銀粉為10μm銀粉;
本發明所用雙酚A環氧樹脂為常見E44、E51等環氧樹脂中的一種或幾種的混合;
本發明所用快速中常溫固化劑為固化劑、硫脲-多元胺縮合物、多硫醇化合物、2-乙基-4-甲基 、聚酰胺、脂肪族醚胺、偏苯三甲酸酐等固化劑中的一種或幾種的混合;本發明所用中常溫固化促進劑為2,4,6-三-(二甲胺基甲基)-、苯甲醇改性 類固化促進劑、異丁醇改性 類固化促進劑等促進劑中的一種或幾種的混合;
本發明所用稀釋劑為乙醇、異丙醇、松油醇、乙二醇二乙酯、丁基卡必醇、苯甲醇、乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇、丙酮、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、苯甲醇和環己酮等溶劑中的一種或幾種的混合;
本發明所用纖維素為乙基纖維素、醋酸纖維素、羥丙基纖維素等纖維素中的一種或幾種的混合;
本發明所用消泡劑為高級醇、聚氧丙烯甘油醚、磷酸三丁酯、有機硅類消泡劑等物質中的一種或幾種的混合;
本發明所用K-570或K-550為,對苯二甲酸為導電促進劑,納米二氧化硅為觸變劑,ICAM8401或8402為穩定劑;
本發明導電銀膠配制過程為:將銀納米線和銀粉加入到環氧樹脂中,攪拌均勻。然后加入其它助劑,在真空抽氣的情況下攪拌脫泡到各種物質混合均勻即得成品導電銀膠;
本發明導電銀膠的特點1在于:目前導電銀膠大多采用銀粉、少部分采用銀粉+銀納米線作為導電填料。銀粉長度較小,因而需要較多銀粉填充才能實現銀粉之間的接觸而電路連通。相對于銀粉,銀納米線之間允許有較大空隙,因而用量較少。同時,銀納米線長度越長、直徑越小,其用量也會相對減小。本發明采用比其他產品更長更細的銀納米線作為導電填料,因而其銀用量較小(其他產品銀含量60-70%,本產品15-30%)。但不是越長越好,太長可能導致其超過某些設施如線槽的寬度而不可用。但本發明所用銀線長度在30-50μm,其長度適合絕大部分場合。同時,本發明加入了導電促進劑,彌補由于銀線之間空隙而帶來的導電性能下降問題,使本發明導電銀膠有 的導電性能;
本發明導電銀膠的特點2在于:本發明從大量文獻和提供的樹脂和固化劑中選用了易中常溫固化的特定環氧樹脂和固化劑,使 終導電銀膠能在100℃以下甚至常溫固化。同時,挑選了幾個 的固化促進劑,使固化時間大大縮短。但中常溫固化導電銀膠面臨的 問題是固化溫度低導致導電銀膠在常溫即開始慢慢固化,導致其穩定儲存時間短。針對這個問題,本發明加入了穩定劑ICAM8401或8402并將制備的銀膠保存在-10-0℃之間,使本發明銀膠的穩定儲存時間大大提升;
本發明導電銀膠的特點3在于:本發明加入了觸變劑、消泡劑和偶聯劑,大大增加了銀膠的涂覆效果,提升了導電均勻性。加入纖維素提升了固化后銀膠產品的抗沖壓、塑性等性能,增加了產品競爭力;
本發明的優點在于:(1)銀含量低,產品成本低;(2)產品涂覆性能優異、粘結性強、導電性高、抗沖擊能力好、儲存性能好;(3)產品固化溫度低、固化時間短,有利于其實際應用。
具體實施例
實施例:
選用長40μm、直徑35nm左右的銀納米線和10μm的銀粉作為導電填料,E51環氧樹脂為樹脂,T31為固化劑,2,4,6-三-(二甲胺基甲基)-為固化促進劑,松油醇為稀釋劑,K550為偶聯劑,對苯二甲酸為導電促進劑,羥丙基纖維素為塑化劑,納米二氧化硅為觸變劑,磷酸三丁酯為消泡劑,ICAM8401為穩定劑。漿料具體配方為:
銀納米線,1%;
銀粉,24%;
E51環氧樹脂,20%;
T31,5%;
2,4,6-三-(二甲胺基甲基)-,0.5%;
松油醇,2%;
K-550,2%;
對苯二甲酸,1%;
羥丙基纖維素,43%;
納米二氧化硅,1%;
磷酸三丁酯,0.2%;
ICAM8401,0.3%;
按照1千克銀膠產品的量,計算每種助劑應加的量,如松油醇20g。然后稱取這些助劑,備用。將銀納米線和銀粉加入到裝有環氧樹脂的釜中,攪拌均勻。然后加入其它助劑,在真空抽氣的情況下攪拌脫泡到各種物質混合均勻即得成品導電銀膠;
該導電銀膠在70℃下固化15分鐘完成固化,測得其體積電阻率為1.2×10-4Ω·cm,導熱率10W/(m.k)。
以上詳細描述了本發明的較佳實施例。應當理解,本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的實驗與技術方案,皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
















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