[发明专利]铜基导电浆料及其制备方法

说明书

提供一种铜基导电浆料及其制备方法。所述铜基导电浆料包含：将具有部分交联结构的咪唑‑硅烷共聚物导入用盐酸水溶液和磷酸水溶液进行表面处理的铜粉而成的共聚物‑铜复合体、溶剂、粘合剂及添加剂。

技术领域

本发明涉及一种具有导电性的铜基导电浆料(conductive paste)及其制备方法。更详细地，提供一种为了防止铜粉的氧化并提供热稳定性，用部分交联的咪唑-硅烷共聚物(imidazole-silane copolymer)处理铜粉的表面，并将经处理的铜粉混入溶于油性或水性溶剂的粘合剂树脂来形成导电浆料，从而替代现有的固化型导电浆料并能够应用于多个领域的铜基导电浆料及其制备方法。

背景技术

目前，随着印刷电子元件(printed electronics)的技术优势逐渐明显，从多方面研究作为核心材料的导电浆料(conductive paste)的制备技术。导电浆料是将各种导电性填充剂(filler)分散到溶于溶剂的粘合剂树脂来制备的，除了导电性填充剂、溶剂、粘合剂树脂之外，还包含固化剂、固化催化剂及添加剂。

添加到这种导电浆料以赋予导电性的导电性填充剂(filler)有：诸如碳黑(carbon black)、石墨(graphite)的碳系化合物；诸如金、银、铜、镍、铝等的各种金属粉；用诸如银的导电性金属处理各种非导电性粉体或短纤维等的表面的填充剂等。通常，碳系化合物电导率比导电性金属低，因此应用受限。导电性金属的情况下，粒状材料的电导率相互间几乎没有差异，但是用作导电浆料的填充剂的情况下，将金属制备成粉末，因加工性、表面氧化、价格等因素，各自的使用范围互不相同。

作为代表性的导电浆料的金属浆料是将金、银、铝、镍等的金属填充剂混入溶于溶剂的粘合剂树脂来而制成浆料(paste)状态的导电性材料，是能够应用于包括太阳能电池在内的各种领域的材料。金属浆料是金属粉分散到具有流动性的粘合剂树脂溶液的状态，还能够应用于各种电极、显示器、纳米墨水、智能手机天线。

金属浆料的种类分为将最广泛使用的银粉作为填充剂加入的导电性材料即银(Ag)浆料、用作印刷电路基板或电磁波屏蔽的导电浆料、用作聚光器用电极或电阻网络的高温性浆料、用于液晶显示器(LCD)等的各向异性导电浆料。银(Ag)粉是具有高导电性、高可靠性的填充剂，是使用较多的代表性的金属系填充剂。银(Ag)粉的抗氧化性优异，即使是0.1～1微米左右的小粉末，也对氧化非常稳定，因此能够进行如薄片(flake)化的后加工。

对于使用粘合剂树脂的高分子型导电浆料而言，电导率是通过填充剂之间的接触来实现的，因此浆料内的填充剂之间需要增加接触面积。将银(Ag)薄片(flake)作为填充剂使用的银(Ag)浆料的情况下，表面电阻(surface resistance)值为10^-4Ω/□(ohm persquare：欧姆每平方)，具有非常优异的电导率，因此广泛使用于多个领域。

但是，利用所述银粉的导电浆料相比利用其它金属材料来制备的金属浆料，价格昂贵，因此在应用领域受到限制，作为能够替代它的金属浆料，铜(Cu)浆料正受瞩目。与银(Ag)相比，铜(Cu)在价格方面特别有利，且在电导率方面也表现出相似的性能，因此其利用率是急速增加的趋势。

但是，铜(Cu)相比银(Ag)或其它金属，存在容易氧化的缺点。作为电子材料，若使用铜浆料之后放在空气中，则空气中的氧或粘合剂树脂中包含的氧与铜物质化合而使铜粒子的表面氧化，导致铜浆料的电导率急剧下降，从而丧失作为电子材料的功能。为了克服这种问题，最近开发了银涂覆铜(Cu)浆料。该导电浆料比银(Ag)浆料价格低廉，且能够用于电极及电磁波屏蔽。由于银涂覆铜(Cu)材料是在铜(Cu)粉末表面将银(Ag)作为薄膜进行涂覆来制备的，因此弥补了现有铜的缺点即长时间暴露在室温的空气中或高温(200)的情况下氧化的问题，但是缺点是相比现有铜(Cu)在价格方面依然昂贵。