[发明专利]一种低熔点金属-水基导电复合浆料及制备方法

说明书

本发明公开了一种低熔点金属‑CNTS/Cu水基导电复合浆料，按照质量百分比，由以下组分组成：混合导电相为50％～80％、锡粉或铋粉为5％～15％、水基载体为15％～30％、添加剂P为0.1％～0.5％、添加剂Ga为0.1％～4.5％，合计为100％。本发明还公开了该种低熔点金属‑CNTS/Cu水基导电复合浆料的制备方法。本发明的产品及其制备方法中，混合导电相采用化学镀方法制备使铜和碳纳米管两者结合的更加紧密，均匀，采用低熔点金属锡或铋作为新的粘结相能降低烧结温度，从而提升浆料的综合性能，采用水基载体绿色环保，明显降低成本。

技术领域

本发明属于复合电子浆料技术领域，具体涉及一种低熔点金属-CNTS/Cu水基导电复合浆料，本发明还涉及该种低熔点金属-CNTS/Cu水基导电复合浆料的制备方法。

背景技术

电子浆料是制造电子元器件的基础材料，是一种由固体粉末和有机溶剂均匀混合的膏状物。其作为厚膜浆料的一种，是电子信息材料的重要组成部分，作为集冶金、化工、电子技术于一身的高技术电子功能材料，广泛应用于厚膜集成电路、电子表面封装、微电子技术、太阳能电池、印刷及高分辨率导电体等电子行业。随着电子设备应用的空前普及，以及电子信息技术的快速发展，高集成化、轻量化、绿色化已然成为电子产品的发展方向，而对作为核心材料的电子浆料的需求也越来越多，性能要求也越来越高。但由于高性能的电子浆料价格都比较昂贵，因此抑制了电子浆料领域的发展。

电子浆料一般由导电相、粘结相和有机载体三大部分组成，一般提高电子浆料的性能主要是从导电相和粘结相入手，通过得到复合导电相以及寻找新的粘结相来提高电子浆料的导电性能。同时，在复合浆料的制备过程中有机载体也是影响浆料综合性能的关键因素，有机载体是复合导电相和粘结相的运载体，控制浆料的流变特性，调节浆料的黏稠度，使导电相、粘结相等固体微粒混合物分散均匀，避免浆料在存放过程中微粒团聚。因此有机载体是影响浆料印刷等工艺性能的关键成分且电子浆料烧结过程中由于粘结相的粘结作用将烧结后的导电相粘结在陶瓷基板上，所以有机载体和粘结相的选取直接影响着电子浆料的质量。

现有的复合电子浆料基本上都采用铜粉导电相和低熔点玻璃粉作为粘结相，一般都是用铜粉和纳米碳两者机械混合制备混合导电相，几乎没有使用对碳纳米管(以下简称CNTS)进行化学镀铜的混合导电相及很少选用低熔点金属及金属合金作为粘结相和利用水基溶剂作为载体来制备复合浆料。由于低熔点玻璃粉本身不具有导电性，只是在熔融时拉紧、收缩铜粉颗粒，而且，碳纳米管在金属铜中溶解度很差，铜粉和碳纳米管材料混合极易产生团聚现象，很难实现均匀分散混合，这就直接影响电子浆料的导电性能且有机载体不可避免的挥发性对电子浆料膜层质量有着直接的影响，挥发太快，印刷时浆料黏度增大易造成堵塞丝网；挥发大量集中，烘干烧结后易造成膜层表面微裂纹和孔洞等缺陷；挥发太慢，丝网印刷后不宜烘干，导致烧结后有缺陷。并且有机载体挥发到环境中，既造成了环境污染，也对工作人员的健康产生了危害。所以，急需开发一种高性能且能替代玻璃粉的粘结相和导电性能优异的混合导电相以及新型水基载体，继而研发高性能、低成本的电子浆料。

发明内容

本发明的目的是提供一种低熔点金属-CNTS/Cu水基导电复合浆料，解决了现有技术中复合浆料导电性差，烧结附着力、流变性能差以及烧结温度过高、铜粉易氧化且有机载体挥发损害环保的问题。

本发明的另一个目的是提供该种低熔点金属-CNTS/Cu水基导电复合浆料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种低熔点金属-CNTS/Cu水基导电复合浆料，按照质量百分比，由以下组分组成：混合导电相为50％～80％、锡粉或铋粉为5％～15％、水基载体为15％～30％、添加剂P为0.1％～0.5％、添加剂Ga为0.1％～4.5％，合计为100％。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种低熔点金属-CNTS/Cu水基导电复合浆料的制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1，对CNTS进行镀前处理