导电浆料和导电膜的制作方法

1.本技术涉及导电浆料技术领域，尤其涉及一种导电浆料、以及由所述导电浆料制备得到的导电膜。


背景技术：

2.随着第三次工业革命的不断深入，电器已经挤占了我们生活中的每一个角落。这也就意味着，电器的数量剧烈增加，生产电器的工厂的规模也就越来越大，工厂在生产过程中对环境造成不可避免的影响。
3.导电线路(导电膜)是电器中的关键组件，现有的导电线路的制备方法有光刻法、电镀法和丝网印刷法。光刻法可以制备得到精准度较高的导电线路，但是会造成大量的材料浪费和环境污染。电镀法工艺较为复杂，并且也会产生大量的废水，污染环境。丝网印刷技术操作便捷，成本低廉，但是丝网印刷主要使用的导电浆料中的胶黏剂通常为玻璃粉或者有机树脂胶粘剂，其中，玻璃粉中含重金属铅，且烧结温度高；有机树脂胶粘剂在生产和使用过程中会产生大量的有害物质苯乙烯、丙烯腈、酚类、甲醛等，会造成环境污染，且由于电路工作状态下温度较高，导电线路中的有机树脂易发生分解，而造成导电线路的破坏。
4.因此，亟需一种环境友好型的导电浆料。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供一种导电浆料，旨在改善现有的导电浆料环境污染严重的问题。
6.本技术实施例是这样实现的，一种导电浆料，包括导电填料、无机胶和分散剂，其中，所述无机胶包括氢氧化铝、磷酸、金属氧化物和水。
7.可选的，在一些实施例中，按重量份计，所述导电浆料中，所述导电填料的含量为75～90份，所述无机胶的含量为5～20份，所述分散剂的含量为5～20份；和/或
8.按重量份计，所述无机胶中，所述氢氧化铝的含量为12～18份，所述磷酸的含量为30～35份，所述金属氧化物的含量为0～3份，所述水的含量为40～90份。
9.可选的，在一些实施例中，所述导电填料包括铜粉、银粉、银包铜粉、金粉和银铜合金粉中的一种或多种；和/或
10.所述金属氧化物包括氧化铜、氧化锌和氧化镁中的一种或多种。
11.可选的，在一些实施例中，所述导电填料的形状包括球状、棒状、片状和不规则形状中的一种或多种。
12.可选的，在一些实施例中，所述导电填料的形状为球状时，所述导电填料的平均粒径为100～800nm；和/或
13.所述导电填料的形状为棒状、片状或不规则形状时，所述导电填料的最大外径尺寸为1～3μm。
14.可选的，在一些实施例中，所述分散剂包括醇胺类溶剂、醇类溶剂和醇醚类溶剂中
的一种或多种；或者
15.所述分散剂为复配型分散剂，所述复配型分散剂包括分散剂a和分散剂b，所述分散剂a包括醇胺类溶剂，所述分散剂b包括醇类溶剂和醇醚类溶剂中的一种或多种。
16.可选的，在一些实施例中，所述分散剂为所述复配型分散剂时，按重量份计，所述导电浆料中，所述分散剂a的含量为5～10份，所述分散剂b的含量为5～10份。
17.可选的，在一些实施例中，所述醇胺类溶剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或多种；和/或
18.所述醇类溶剂包括甘油、乙二醇和二乙二醇中的一种或多种；和/或
19.所述醇醚类溶剂包括二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚和乙二醇丁醚中的一种或多种。
20.相应的，本技术实施例还提供一种导电膜，所述导电膜由上述导电浆料经成膜烧结后得到。
21.可选的，在一些实施例中，所述烧结的温度为150～250℃；和/或
22.所述烧结的时间为5～20min。
23.本技术所述的导电浆料中的胶粘剂为水性无机胶，使得所述导电浆料不仅可以在低温下烧结，还具有较高的印刷性，且成本低廉、绿色环保。进一步的，由本技术所述的导电浆料制备得到的导电膜具有较好的稳定性、导电性和附着力。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
25.图1是本技术实施例提供的一种导电浆料的制备方法流程图；
26.图2是本技术实施例提供的一种导电膜的制备方法流程图；
27.图3是本技术导电膜实施例1～10和导电膜对比例1～2的导电膜的电阻率柱状图；
28.图4是本技术导电膜实施例1的导电膜的sem图；
29.图5是本技术导电膜实施例2的导电膜的sem图；
30.图6是本技术导电膜实施例3的导电膜的sem图；
31.图7是本技术导电膜实施例4的导电膜的sem图；
32.图8是本技术导电膜实施例5的导电膜的sem图；
33.图9是本技术导电膜实施例6的导电膜的sem图；
34.图10是本技术导电膜实施例7的导电膜的sem图；
35.图11是本技术导电膜实施例8的导电膜的sem图；
36.图12是本技术导电膜实施例9的导电膜的sem图；
37.图13是本技术导电膜实施例10的导电膜的sem图；
38.图14是本技术导电膜对比例1的导电膜的sem图；
39.图15是本技术导电膜对比例2的导电膜的sem图；
40.图16是本技术实施例6的导电浆料分别在150℃、170℃、200℃、250℃、300℃下烧
结后得到的导电膜的温度-电阻率测试图；
41.图17是本技术导电膜实施例6和导电膜对比例1的导电浆料的抗老化性测试结果图。
具体实施方式
42.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。
43.在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。另外，在本技术的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。用语第一、第二、第三等仅仅作为标示使用，并没有强加数字要求或建立顺序。
44.在本技术中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。
45.在本技术中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”或“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
46.本技术的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本技术范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
47.本技术的技术方案如下：
48.第一方面，本技术实施例提供一种导电浆料，包括导电填料、无机胶和分散剂，其中，所述无机胶包括氢氧化铝、磷酸、金属氧化物和水。
49.所述金属氧化物包括但不限于氧化铜、氧化锌和氧化镁中的一种或多种。
50.按重量份计，所述导电浆料中，所述导电填料的含量为75～90份，所述无机胶的含量为5～20份，所述分散剂的含量为5～20份。在所述各组分的含量范围内，可以使所述导电浆料拥有较好的流平性和触变性，使得由所述导电浆料制备得到的导电膜具有较低的粗糙度、较高的致密性和较好的导电性。进一步的，对于易氧化的导电膜，例如铜膜等，具有较高致密性的导电膜可以具有较好的抗氧化性，从而具有较好的稳定性。
51.按重量份计，所述无机胶中，所述氢氧化铝的含量为12～18份，所述磷酸的含量为30～35份，所述金属氧化物的含量为0～3份，所述水的含量为40～90份。在所述各组分的含
量范围内，一方面，有利于使包括所述无机胶的导电浆料拥有较好的流平性和触变性，使得由所述导电浆料制备得到的导电膜具有较低的粗糙度、较高的致密性和较好的导电性；另一方面，所述还可以使由所述导电浆料制备得到的导电膜与基底之间具有较强的附着力；再一方面，可以使所述无机胶具有更高的稳定性，从而使由所述导电浆料制备得到的导电膜具有更高的稳定性。
52.可以理解，当所述无机胶中的金属氧化物的含量为0份时，表示所述无机胶中不包含金属氧化物。
53.所述导电填料包括铜粉、银粉、银包铜粉、金粉和银铜合金粉中的一种或多种。
54.所述导电填料的形状包括但不限于球状、棒状、片状和不规则形状中的一种或多种。当所述导电填料的形状为球状时，所述导电填料的平均粒径为100～800nm。当所述导电填料的形状为棒状、片状或不规则形状时，所述导电填料的最大外径尺寸为1～3μm。
55.所述分散剂包括但不限于醇胺类溶剂、醇类溶剂和醇醚类溶剂中的一种或多种。
56.所述醇胺类溶剂包括但不限于乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或多种。
57.所述醇类溶剂包括但不限于甘油、乙二醇和二乙二醇中的一种或多种。
58.所述醇醚类溶剂包括但不限于二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚和乙二醇丁醚中的一种或多种。
59.在一些实施例中，所述分散剂为复配型分散剂，所述复配型分散剂包括分散剂a和分散剂b，其中，所述分散剂a包括上文所述的醇胺类溶剂，所述分散剂b包括上文所述的醇类溶剂和醇醚类溶剂中的一种或多种。所选分散剂均为环境友好型溶剂，在导电浆料固化的过程中可回收再利用。
60.所述复配型分散剂中，所述醇胺类溶剂(分散剂a)可以有效提升导电浆料的触变性，所述醇类溶剂和所述醇醚类溶剂(分散剂b)可以有效降低导电浆料的粘度，在分散剂a和分散剂b的协同作用下可以所述导电浆料具有较好的印刷性，有利于制备得到成膜性较好的导电膜。
61.所述分散剂为所述复配型分散剂时，按重量份计，所述导电浆料中，所述分散剂a的含量为5～10份，所述分散剂b的含量为5～10份。
62.本技术所述的导电浆料中所使用的胶粘剂为上文所述的水性无机胶(溶剂为水的无机胶)，如此，既可以使所述导电浆料能够在低温下烧结，还可以使所述导电浆料具有较高的印刷性，从而使得由所述导电浆料制备得到的导电膜具有较好的稳定性、导电性和附着力。此外，本技术所述的导电浆料成本低廉且绿色环保。
63.第二方面，请参阅图1，本技术实施例还提供一种导电浆料的制备方法，包括如下步骤：
64.步骤s11：提供无机胶和分散剂，混合，得到混合溶液；
65.步骤s12：向所述混合溶液中加入导电填料，混合，得到导电浆料。
66.所述无机胶、分散剂和导电填料的材料和添加比例参上文所述，在此不再赘述。
67.所述混合的方法包括但不限于球磨、搅拌、均质等。
68.本技术所述的导电浆料的制备方法简单，绿色环保，且由本技术所述的导电浆料制备得到的导电膜具有较好的稳定性、导电性和附着力。
69.第三方面，本技术实施例还提供一种导电膜，所述导电膜由上文所述的导电浆料经成膜烧结后制备得到。
70.第四方面，请参阅图2，本技术实施例还提供一种导电膜的制备方法，包括如下步骤：
71.步骤s21：提供导电浆料，将所述导电浆料设置在基体上，得到结合于所述基体的导电浆料膜层；
72.步骤s22：烧结所述导电浆料膜层，得到导电膜。
73.所述导电浆料参上文所述，在此不再赘述。
74.所述基体可以为pcb电路板、陶瓷基底和玻璃基底等已知用于导电膜制备的基体。
75.所述烧结的温度为150～250℃，例如，160～200℃、180～210℃、190～220℃、215～230℃、225～240℃等，时间为5～20min，例如，6～15min、8～16min、10～18min等。在所述温度和时间的范围内，有利于制备得到导电性能好且稳定性好的导电膜。
76.下面通过具体实施例来对本技术进行具体说明，以下实施例仅是本技术的部分实施例，不是对本技术的限定。
77.实施例1～10
78.组分和配比请参见表一。其中，分散剂a为是三乙醇胺，分散剂b为乙二醇。
79.表一：
[0080][0081]
其中，“\”表示未添加，铜粉和银粉的平均粒径为400nm。
[0082]
对比例1
[0083]
本对比例的导电浆料包括8g铜粉、1g水性聚氨酯(有机树脂)和1g乙二醇(有机溶剂)。其中，铜粉的平均粒径为400nm。
[0084]
对比例2
[0085]
本对比例的导电浆料包括8g银粉、1g水性聚氨酯(有机树脂)和1g乙二醇(有机溶剂)。其中，银粉的平均粒径为400nm。
[0086]
导电膜实施例1
[0087]
提供玻璃基体，在所述玻璃基体上设置实施例1中的导电浆料，得到液膜，将所述液膜置于氮气环境中，250℃下烧结10min，得到厚度为30μm的导电膜。
[0088]
导电膜实施例2～10
[0089]
导电膜实施例2～10与导电膜实施例1基本相同，区别在于导电膜实施例2～10分别采用实施例2～10的导电浆料替换实施例1的导电浆料。
[0090]
导电膜对比例1～2
[0091]
导电膜对比例1～2与导电膜实施例1基本相同，区别在于导电膜对比例1～2分别采用对比例1～2的导电浆料替换实施例1的导电浆料。
[0092]
电阻率测试：
[0093]
对导电膜实施例1～10和导电膜对比例1～2的导电膜分别进行电阻率测试。电阻率的测试方法为四探针测试，测试结果参图3。
[0094]
由图3可知：
[0095]
相较于导电膜对比例1的导电膜，导电膜实施例1～7的导电膜具有较低的电阻率，从而具有较优的导电性；
[0096]
相较于导电膜对比例2的导电膜，导电膜实施例8～9的导电膜具有稍高的电阻率，导电膜实施例10具有稍低的电阻率。但是，结合下文的sem扫描电镜测试，相较于导电膜对比例2的银膜，导电膜实施例8～10的银膜更加致密，且附着力更好、导电性更强，因此，由本技术的导电膜实施例8～10的银导电浆料制备得到的银膜的综合性能相较于导电膜对比例2的银膜更高。
[0097]
附着力测试：
[0098]
对导电膜实施例1～10和导电膜对比例1～2的导电膜分别进行附着力测试。测试方法为采用百格刀测试。测试结果参下表二。
[0099]
表二：
[0100]
[0101][0102]
由表二可知：
[0103]
相较于导电膜对比例1～2的导电膜，导电膜实施例1～10的导电膜具有同等强度的附着力，可见，由本技术的导电浆料制备得到的导电膜可以使得由其制备得到的导电膜具有较优的附着力，能够满足导电膜的商业性能要求。
[0104]
sem扫描电镜测试：
[0105]
对导电膜实施例1～10和导电膜对比例1～2的导电膜分别进行扫描电镜测试，分别得到图4～13和图14～15所示的sem图。
[0106]
由图4～15可知：相较于导电膜对比例1的铜膜，导电膜实施例1～7的铜膜更加致密；相较于导电膜对比例2的银膜，导电膜实施例8～10的银膜更加致密。需要说明的是，由于纳米银具有良好的融合性，所以相较于导电膜实施例1～7的铜膜，导电膜实施例8～10的银膜空洞略多，但是相较于导电膜对比例2的银膜，导电膜实施例8～10的银膜更加致密，且附着力更好、导电性更强。
[0107]
实施例6的导电浆料的电阻率测试和附着力测试：
[0108]
采用实施例6的导电浆料5份，分别设置在5个玻璃基体上，然后分别在150℃、170℃、200℃、250℃、300℃下烧结10min，分别得到导电膜1、导电膜2、导电膜3、导电膜4和导电膜5。分别对导电膜1、导电膜2、导电膜3、导电膜4和导电膜5进行电阻率测试和附着力测试，测试方法参上文所述。导电膜1、导电膜2、导电膜3、导电膜4和导电膜5的电阻率测试结果参图16，附着力测试结果参表三。
[0109]
由图16可知，导电浆料在150℃下烧结得到的导电膜的电阻率最高，达到了80μω
·
cm，导电浆料在250℃下烧结得到的导电膜的电阻率最低，可以低至10μω
·
cm。可见，本技术的导电浆料的烧结温度存在一个最优值，且在250℃附近铜膜的附着力达到最优值。
[0110]
表三：
[0111]
烧结温度附着力150℃3b170℃4b200℃5b250℃5b300℃4b
[0112]
由表三可知：
[0113]
导电膜1、导电膜2、导电膜3、导电膜4和导电膜5均具有较高的附着力，可见，本技术的导电浆料可以在较宽的烧结温度范围内烧结制备导电膜，且可以使得制备得到的导电
膜具有较优的附着力。
[0114]
抗老化性测试：
[0115]
以实施案例6以及对比例1举例(老化条件为120℃，10h)，详见图17。对导电膜实施例6和导电膜对比例1的导电膜分别进行抗老化测试，测试方法为120℃下老化10h，测试结果参图17。
[0116]
由图17可知，相较于导电膜对比例1的导电膜，导电膜实施例6的导电膜在高温环境下电阻率升高较慢，换言之，导电膜实施例6的导电膜可以在高温环境下保持较低的电阻率，可见，由本实施例的导电浆料制备得到的导电膜在高温条件下具有较高的抗老化性而具有较高的稳定性。
[0117]
以上对本技术实施例所提供的导电浆料和导电膜进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。

技术特征：
1.一种导电浆料，其特征在于：所述导电浆料包括导电填料、无机胶和分散剂，其中，所述无机胶包括氢氧化铝、磷酸、金属氧化物和水。2.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于：按重量份计，所述导电浆料中，所述导电填料的含量为75～90份，所述无机胶的含量为5～20份，所述分散剂的含量为5～20份；和/或按重量份计，所述无机胶中，所述氢氧化铝的含量为12～18份，所述磷酸的含量为30～35份，所述金属氧化物的含量为0～3份，所述水的含量为40～90份。3.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于：所述导电填料包括铜粉、银粉、银包铜粉、金粉和银铜合金粉中的一种或多种；和/或所述金属氧化物包括氧化铜、氧化锌和氧化镁中的一种或多种。4.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于：所述导电填料的形状包括球状、棒状、片状和不规则形状中的一种或多种。5.如权利要求4所述的导电浆料，其特征在于：所述导电填料的形状为球状时，所述导电填料的平均粒径为100～800nm；和/或所述导电填料的形状为棒状、片状或不规则形状时，所述导电填料的最大外径尺寸为1～3μm。6.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于：所述分散剂包括醇胺类溶剂、醇类溶剂和醇醚类溶剂中的一种或多种；或者所述分散剂为复配型分散剂，所述复配型分散剂包括分散剂a和分散剂b，所述分散剂a包括醇胺类溶剂，所述分散剂b包括醇类溶剂和醇醚类溶剂中的一种或多种。7.如权利要求6所述的导电浆料，其特征在于：所述分散剂为所述复配型分散剂时，按重量份计，所述导电浆料中，所述分散剂a的含量为5～10份，所述分散剂b的含量为5～10份。8.如权利要求6所述的导电浆料，其特征在于：所述醇胺类溶剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或多种；和/或所述醇类溶剂包括甘油、乙二醇和二乙二醇中的一种或多种；和/或所述醇醚类溶剂包括二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚和乙二醇丁醚中的一种或多种。9.一种导电膜，其特征在于：所述导电膜由权利要求1～8任意一项所述的导电浆料经成膜烧结后得到。10.如权利要求9所述的导电膜，其特征在于：所述烧结的温度为150～250℃；和/或所述烧结的时间为5～20min。

技术总结
本申请公开了一种导电浆料和导电膜，所述导电浆料包括导电填料、无机胶和分散剂，所述无机胶包括氢氧化铝、磷酸、金属氧化物和水。本申请所述的导电浆料中的胶粘剂为水性无机胶，使得所述导电浆料不仅可以在低温下烧结，还具有较高的印刷性，且成本低廉、绿色环保。进一步的，由所述导电浆料制备得到的导电膜具有较好的稳定性、导电性和附着力。导电性和附着力。导电性和附着力。


技术研发人员：吴炳辉 王世豪 刘海玄 郑南峰
受保护的技术使用者：嘉庚创新实验室
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/8/24