专利名称：：一种纳米银导电浆料的制作方法
技术领域：
：本发明属于电子浆料制备技术，具体涉及一种纳米银导电浆料。
背景技术：
：电子浆料是集材料、冶金、化工、电子技术于一体的电子功能材料，是混合集成电路、敏感元件、表面贴装技术、电阻网络、显示器、以及各种电子分立器件等的基础材料。它以高质量、高效益、技术先进、使用广等特点在信息、电子领域占有重要地位，被广泛应用于航空、航天、电子计算机、测量与控制系统、通信设备、医用设备、汽车工业、传感器等诸多领域。电子浆料作为一种具有特定功能(如导电、磁性、电阻等)的基础电子材料，通常包括功能相、粘结相和载体相等三种组分。传统的微米浆料，由于采用的功能相粉体的粒径通常在微米量级，因此由其制得的图案的最大分辨率通常在lOOym左右；而且为了获得良好的器件性能(如导电性等)，需要采用很高的烧结温度(通常大于60(TC)。为了使图案的分辨率达到100iim以下，并采用较低的烧结温度，电子浆料功能相的粒径尺寸就需要控制在纳米数量级，这类浆料也叫纳米浆料。它是一种高性能的电子浆料，能很好地用于微细尺寸直接布线及柔性基板导电线路制造。银是所有金属中导电性最好的一种金属(电导率为6.62X105Scm—0，是价格最便宜的贵金属，而且其化学惰性好。粒径在微米、亚微米、纳米级的银颗粒被广泛用作导电浆料的功能相。采用纳米银粉作功能相制备纳米导电浆料，具有很大的优势。关于纳米银导电浆料，目前见诸于文献报道的主要有将纳米银粉通过机械的、物理的方法经研磨、球磨等分散于载体相中，制得相对均匀稳定的浆料。如中国专利文献CN1202531C报道了一种将纳米银粒子分散于环氧树脂及其固化剂中，得到一种低纳米银含量的导电浆料，但所得浆料在150-17(TC固化成型后，其电阻率高达10—3Q.cm;中国专利文献CN1687992A公开了一种将银粉、低融玻璃粘结相和载体相等在容器中搅拌分散均匀，再进行三辊研磨，最后得到烧结温度在55(TC左右的浆料。这些纳米浆料通常存在以下一些缺点在烧结或固化成型后，有较高电阻率，导致其导电性不好；或浆料中含有玻璃粘结相，导致后期需要很高的烧结温度。
发明内容本发明的目的在于提供一种纳米银导电浆料，该导电浆料分散均匀，稳定性好，不含玻璃粘结相，具有低的烧结温度，并且导电性好，具有低的电阻率。本发明提供的纳米银导电浆料，其特征在于该导电浆料由导电功能相和载体相构成。其中，导电功能相为纳米银颗粒，其质量百分比为1070%，其余为载体相；载体相由多种组分构成，其各组分的质量分数分别为分散剂220%、流平剂520%、触变剂010%和增稠剂220%，其余为溶剂；所述纳米银颗粒为粒径在1100nm的银颗粒；所述分散剂为司班-85、卵磷脂、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的任一种；所述流平剂为醋酸丁基纤维素、有机硅油、乙二醇丁醚和聚丙烯酸中的任一种；所述触变剂为邻苯二甲酸二丁酯或氢化蓖麻油；所述增稠剂为乙基纤维素、丁基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素和聚乙烯醇中的一种或几种；所述溶剂为松油醇、磷酸三丁酯、柠檬酸三丁酯和丁基苄必醇中的至少一种。为了更进一步提高纳米银导电浆料的性能(如易分散性和分散稳定性)，也可以采用按照下述过程制备的"湿"纳米银颗粒(1)搅拌下，向硝酸银水溶液中加入络合剂，形成硝酸银的络合物水溶液，再向该络合物溶液中加入表面活性剂，并调节溶液值至912之间，得到均相溶液，该均相溶液中硝酸银的总体浓度为5100g/L;所述络合剂为溶于水的有机胺、氨水和乙二胺四乙酸二钠盐中的任一种或几种，络合剂的加入量为使加入过程中生成的沉淀刚好溶解的量；所述表面活性剂为C8C18的脂肪酸或脂肪酸盐中的任一种或几种，表面活性剂的用量在其临界胶束浓度之上；(2)再在剧烈搅拌下，向上述均相溶液中逐滴滴加还原剂溶液，室温反应；所述还原剂为硼氢化钠、水合肼、甲醛和抗坏血酸中的任一种或几种，其用量比按反应当量计算的量多0.012倍。(3)在反应完成后，降低搅拌速度，向步骤(2)得到的体系中加入磷酸，该磷酸的体积百分比浓度为1525%，用以调节体系的pH值为27，之后静置，使纳米银颗粒析出，将其分离，再用有机溶剂洗涤，再次分离，即得"湿"纳米银颗粒；所述有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯中的任一种或几种。本发明提供的纳米银导电浆料可分别适用于接下来的旋涂、丝网印刷、微细笔直写和微喷加工系统，从而得到高分辨率(最大30iim)的导电图案，其最高烧结温度大大降低至25(TC以下，并具有良好的导电性(电阻率在10—5Q'cm数量级。具体实施方式实施例1搅拌下，将60g硝酸银溶解于2000mL水中，并向其中加入50mL乙二胺，形成银氨络合物溶液，向上述溶液中加入18g十八烷基羧酸，再加入120mL浓氨水调节其pH值，以促进十八烷基羧酸的溶解。待十八烷基羧酸完全溶解后，再在剧烈搅拌下，向其中滴加含有7g硼氢化钠的400mL的水溶液，整个滴加过程持续30min，待滴加完毕后继续搅拌反应20min，整个反应过程维持在室温。此后降低搅拌速度，向其中缓缓加入200mL22%(V/V)的磷酸。加完后静置lh，过滤得黑色固体。将得到的黑色固体用500mL正丙醇洗涤两次(每次250mL)，再次过滤，即得"湿"纳米银颗粒约27g。将增稠剂充分溶解在溶剂中，并按比例加入分散齐U、流平齐IJ、触变剂，配成载体相40g，该载体相中的组分及各组分的质量百分比见表1。将上述27g"湿"纳米银颗粒与上述40g载体相混合，先机械搅拌均匀，再在超声波振荡器中振荡分散30min，即得本发明的浆料。该浆料在玻璃基板上旋涂成膜后，采用程序升温法，在23(TC下烧结1小时可得到白色导电层，电阻率约为4.7X10—5Q'cm。实施例2搅拌下，将100g硝酸银溶解在3000mL水中，并向其中加入125mL40%的甲胺水溶液，形成银氨络合物溶液，向上述溶液中加入16g正辛酸钠，搅拌使正辛酸钠完全溶解。此后在剧烈搅拌下，并向其中逐滴滴加48g37%的甲醛水溶液，整个滴加过程持续30min，待滴加完毕后继续搅拌反应60min。之后降低搅拌速度，向体系中缓缓注入150mL25%(V/V)的磷酸。加完后静置lh，过滤得黑色固体。将得到的黑色固体依次用250mL乙醇、250mL丙酮洗涤，再次过滤，即得"湿"纳米银颗粒约45g。将增稠剂充分溶解在溶剂中，并按比例加入分散齐U、流平齐IJ、触变剂，配成载体相46g，该载体相中的组分及各组分的质量百分比见表1。将上述45g"湿"纳米银颗粒与上述46g载体相混合，先机械搅拌均匀，再在超声波振荡器中振荡分散30min，即得本发明的浆料。该浆料在陶瓷基板上用微细笔直写装置直写图形，采用程序升温法，20(TC下烧结1小时，可得导电图案，其分辨率可达50iim，电阻率约为4.2X10—5Qcm。实施例3将增稠剂充分溶解在溶剂中，并按比例加入分散齐U、流平齐IJ、触变剂，配成载体相13g，该载体相中的组分及各组分的质量百分比见表1。将27g商业纳米银颗粒与上述13g载体相混合，先机械搅拌均匀，再在超声波振荡器中振荡分散30min，即得本发明的浆料。该浆料在陶瓷基板上，用丝网印刷后，采用程序升温法，在20(TC下烧结lh可得到导电图案，其分辨率在150iim，电阻率约为5.3X10—5Qcm。实施例4将增稠剂充分溶解在溶剂中，并按比例加入分散齐U、流平齐IJ、触变剂，配成载体相46g。该载体相中的组分及各组分的质量百分比见表1。将27g商业纳米银颗粒与上述46g载体相混合，先机械搅拌均匀，再在超声波振荡器中振荡分散30min，即得本发明的浆料。该浆料在陶瓷基板上，用微喷装置加工成所需图案，采用程序升温法，在24(TC下烧结lh，可得到导电图案，电阻率为4.5X10—5Qcm，分辨率可达30iim。实施例5将增稠剂充分溶解在溶剂中，并按比例加入分散齐U、流平齐IJ、触变剂，配成载体相50g，该载体相中的组分及各组分的质量百分比见表1。将27g商业纳米银颗粒与上述50g载体相混合，先机械搅拌均匀，再在超声波振荡器中振荡分散30min，即得本发明的浆料。该浆料在陶瓷基板上，用微喷装置加工成所需图案，采用程序升温法，在25(TC下烧结lh，可得到导电图案，电阻率为5.6X10—5Qcm，分辨率可达40iim。实施例6将增稠剂充分溶解在溶剂中，并按比例加入分散齐U、流平齐IJ、触变剂，配成载体相198g。该载体相中的组分及各组分的质量百分比见表1。将22g商业纳米银颗粒与上述198g载体相混合，先机械搅拌均匀，再在超声波振荡器中振荡分散30min，即得本发明的浆料。该浆料在陶瓷基板上用微细笔直写装置直写图形，采用程序升温法，20(TC下烧结1小时，可得导电图案，其分辨率可达70iim，电阻率约为7.8X10—5Qcm。实施例7，8，9，10的浆料的配置方法与上述实施例1-6的相类似，其载体相组分及各组分的质量百分比如表一所示；实施实例1-10的纳米银颗粒与载体相的质量及质量百分比如表二所示。表一各实例中载体相的组分及质量百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。权利要求一种纳米银导电浆料，其特征在于该导电浆料由导电功能相和载体相构成，其中，导电功能相为纳米银颗粒，其质量百分比为10～70％；载体相的组分及各组分在载体相中的质量分数分别为分散剂2～20％、流平剂5～20％、触变剂0～10％和增稠剂2～20％，其余为溶剂；所述纳米银颗粒为粒径在1～100nm的银颗粒；所述分散剂为司班一85、卵磷脂、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的任一种；所述流平剂为醋酸丁基纤维素、有机硅油、乙二醇丁醚和聚丙烯酸中的任一种；所述触变剂为邻苯二甲酸二丁酯或氢化蓖麻油；所述增稠剂为乙基纤维素、丁基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素和聚乙烯醇中的任一种或几种；所述溶剂为松油醇、磷酸三丁酯、柠檬酸三丁酯、丁基苄必醇和蒸馏水中的至少一种。2.根据权利要求1所述的纳米银导电浆料，其特征在于该纳米银导电浆料按照下述步骤配制将增稠剂充分溶解在溶剂中，并按比例加入分散齐U、流平齐U、触变剂，配成载体相；再加入纳米银颗粒，机械搅拌，混合均匀，再在超声振荡器中超声分散，使纳米银粒子均匀分散于载体相中，得到纳米银导电浆料。3.根据权利要求1所述的纳米银导电浆料，其特征在于所述纳米银颗粒按照下述步骤制备(1)在搅拌下，向硝酸银水溶液中加入络合剂，形成硝酸银的络合物溶液，再向该络合物溶液中加入表面活性剂，并调节pH值至912之间，得到均相溶液，该均相溶液中硝酸银的总体浓度为5100g/L;所述络合剂为溶于水的有机胺、氨水和乙二胺四乙酸二钠盐中的任一种或几种，络合剂的加入量为使加入过程中生成的沉淀刚好溶解的量；所述表面活性剂为C8C18的脂肪酸或脂肪酸盐中的任一种或几种，表面活性剂的用量在其临界胶束浓度之上；(2)加大搅拌速度至300rpm以上，向上述均相溶液中逐滴滴加还原剂溶液，反应温度控制在室温；所述还原剂为硼氢化钠、水合肼、甲醛和抗坏血酸中的任一种或几种，其用量比按反应当量计算的量多0.012倍。(3)反应完成后，降低搅拌速度至300rpm以下，向步骤(2)得到的体系中加入磷酸，该磷酸的体积百分比浓度为1525%，用以调节体系的pH值为27;之后静置，使纳米银颗粒析出，再进行分离，再用有机溶剂洗涤，再次分离，得到粒径在小于50nm的"湿"纳米银颗粒；所述有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯中的任一种或几种。全文摘要本发明提供了一种纳米银导电浆料，其中纳米银颗粒作为功能相，重量百分比为10-70％，其余为载体相。将纳米银颗粒通过机械搅拌、超声分散等方法，均匀分散于载体相中，即得纳米银导电浆料；将该浆料采用旋涂、丝网印刷、微细笔和微喷直写等方法加工成型，采用程序升温法，最高温度在250℃以下热处理，即可得到具有良好导电性(电阻率在10-5Ω·cm数量级)、高分辨率(最大分辨率30μm)的导电图案。文档编号H01B1/02GK101710497SQ20091027310公开日2010年5月19日申请日期2009年12月8日优先权日2009年12月8日发明者刘建国,曾晓雁,李祥友,王小叶申请人:华中科技大学