[发明专利]一种适用于氙灯烧结的铜导电浆料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于氙灯烧结的铜导电浆料及其制备方法。该铜导电浆料包括铜粉主体材料、辅助烧结用片状金属材料、助剂、粘合剂、溶剂，铜导电浆料含有两种平均厚度的片材，通过厚度较薄的片材具有高活性特征来弥补厚度较厚的片材难于烧结的缺陷，厚度较薄的片材与厚度较厚的片材结合后可维持厚度较厚的片材的接触面，使用后产生的铜膜具有高致密性和高导电率的特点。

技术领域

本发明涉及一种适用于氙灯烧结的铜导电浆料及其制备方法。

背景技术

固化型铜导电浆料是印刷电路行业重要的原料，随着近年来氙灯烧结技术发展，使得铜导电浆料的使用量逐步提升。铜导电浆料中含有片状铜粉，相比于球形颗粒的铜粉，片状铜粉材料之间的接触面积远大于球形颗粒的铜粉之间的接触面积。片状铜粉具有缺陷少、点导率高、不易于氧化的特点，但是现有技术中的铜导电浆料因其含有的片状铜粉厚度较厚而难以烧结，即片状铜粉与片状铜粉之间未在毫秒内完成烧结而难以连接在一起。为了克服该难烧结的缺陷，现有技术采用向片状铜粉之间掺入活性较高的纳米级的颗粒来进行辅助烧结。该技术手段虽然在一定程度上解决了片状铜粉之间烧结困难的技术问题，但是，当纳米颗粒以未烧结的状态处于两个铜片之间，则会极大的降低片状铜粉之间的接触面积，影响致密性和电导率，从而严重弱化了片状粉体材料具有较大接触面积的优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何维持片状铜粉之间的接触量的情况下降低片状铜粉的烧结难度，由此得到一种适用于氙灯烧结的铜导电浆料。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：该铜导电浆料包括铜粉主体材料、辅助烧结用片状金属材料、助剂、粘合剂、溶剂，所述铜粉主体材料和辅助烧结用片状金属材料表面都含有修饰性有机物，这些修饰性有机物来自于助剂、粘合剂和溶剂，所述铜粉主体材料的平均厚度为0.2-5微米、平均片径为2-25微米，所述辅助烧结用片状金属材料的平均厚度为40-100纳米、平均片径为2-30微米，

所述铜粉主体材料重量百分比为45wt％～70wt％，

所述辅助烧结用片状金属材料重量百分比为5wt％～30wt％，

所述助剂重量百分比为0.1wt％～1wt％，

所述粘合剂重量百分比为0.5wt％～2wt％，

所述溶剂重量百分比为10wt％～30wt％。

现有技术中注重片状粉料的直径和材料种类对烧结的影响，而忽略了片状粉料的厚度对于基于氙灯烧结技术的烧结过程的影响。正是该技术偏见，导致现有技术局限于采用改变片径来降低片状铜粉之间的烧结难度，或者掺入或者选择其它材料(现有技术为纳米材料)通过辅助烧结的方式来降低片状铜粉之间的烧结难度。然而，在本技术方案中可基于厚片材料中加入薄片材料的思路来解决技术问题，由于片材在很薄的情况下，具有很高的活性，有利于氙灯烧结过程中较厚厚的片材之间的“焊接”。例如当铜粉主体材料为常用的片状铜粉时，采用掺入厚度更薄的片状铜粉来解决技术问题即厚铜片粉末中掺入薄铜片粉末，铜粉主体材料为厚的铜片粉末、辅助烧结用片状金属材料为薄的铜片粉末。如此，该技术方案充分利用厚片稳定性好以及薄片在氙灯烧结过程中活性高而易于烧结的特点。随着片材厚度的降低，烧结所需的氙灯能量也随之降低，更加有利于设备的稳定运行，即在提供低氙灯烧结能量的情况下，仍然能让“厚片-薄片-厚片”的接触面发生熔合，使得烧结过程更加平稳。辅助烧结用片状金属材料与铜粉主体材料都为片材，两种片材掺和在一起所得堆积结构与铜粉主体材料内部的片材堆积结构相同，即使铜粉主体材料之间的辅助烧结用片状金属材料处于未烧结的状态，仍然可以保证辅助烧结用片状金属材料与铜粉主体材料之间有足够的接触面，即两者的接触量充足，从而使用时可以得到致密性高、导电率高的铜膜。

在本技术方案中所述铜粉主体材料除了可以是常用的片状铜粉，还可以是片状银包铜粉、片状氧化铜粉、表面含有氧化层的片状铜粉中的一种。