[发明专利]一种导电胶、柔性电路、柔性印刷电路板和柔性电子元件

说明书

本发明涉及一种导电胶、柔性电路、柔性印刷电路板和柔性电子元件，所述导电胶包括如下组分：水分散性聚合物纳米颗粒、银粉、树脂基底材料和溶剂；以所述水分散性聚合物纳米颗粒、银粉和树脂基底材料的总质量为100％计，所述水分散性聚合物纳米颗粒的含量为4％‑10％，所述银粉的含量为60％‑80％，所述树脂基底材料的含量为16％‑36％。本发明提供的导电胶可以在低银含量的基础上显著提高导电性，并且，在同等条件下银含量较少的情况下将有利于降低成本，同时能够提高导电胶固化后的柔韧性和印刷性能，使其在柔性电路板以及柔性器件中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及导电材料技术领域，尤其涉及一种导电胶、柔性电路、柔性印刷电路板和柔性电子元件。

背景技术

导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂，它通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为主要组成成分，通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起，形成导电通路，实现被粘材料的导电连接。由于导电胶的基体树脂是一种胶黏剂，可以选择适宜的固化温度进行粘接，同时，由于电子元件的小型化、微型化及印刷电路板的高密度化和高度集成化的迅速发展，而导电胶可以制成浆料，实现很高的线分辨率。而且导电胶工艺简单，易于操作，不含铅类及其他有毒金属，所以导电胶是替代铅锡焊接，实现导电连接的理想选择。导电原理是导电粒子间的相互接触形成导电通路，使导电胶具有导电性，胶层中粒子间的稳定接触是由于导电胶固化或干燥造成的。导电胶在固化或干燥前，导电粒子在胶粘剂中是分离存在的，相互间没有连续接触，因而处于绝缘状态。导电胶固化或干燥后，由于溶剂的挥发和胶粘剂的固化而引起胶粘剂体积的收缩，使导电粒子相互间呈稳定的连续状态，因而表现出导电性。

导电胶已经在电子领域得到广泛应用。其导电性高低和金属填充物含量多寡是衡量导电胶优劣的重要标准之一。为提高导电胶的导电性能，国内外专家做了大量的研究，现将研究结果分别加以介绍：Ren等人(Ren,H.-M.；Guo,Y.；Huang,S.-Y.；Zhang,K.；Yuen,M.M.F.；Fu,X.-Z.；Yu,S.；Sun,R.；Wong,C.-P.,One-step preparation of silverhexagonal microsheets as electrically conductive adhesive fillers for printedelectronics.ACS applied materialsinterfaces 2015,7(24),13685-13692.)通过一步溶液相化学还原法，合成规则的六角形纳米银片，与商用银片相比，六角形纳米银片拥有更好的导电性与更平滑的表面，及其在高分子基底中更易于分散的特点，使其与高分子基底结合，能够很容易地印刷在各种基材上，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，玻璃等材质。六角形纳米银片作为导电填料应用于导电胶中表现出较低的电阻率(约8×10^-5Ω·cm)，比同等Ag含量的商业导电胶降低66倍左右。Zhang等人(Zhang,Y.；Zhu,P.；Li,G.；Cui,Z.；Cui,C.；Zhang,K.；Gao,J.；Chen,X.；Zhang,G.；Sun,R.,PVP-Mediated Galvanic ReplacementSynthesis of Smart Elliptic Cu-Ag Nanoflakes for Electrically ConductivePastes.ACS applied materialsinterfaces 2019，11,8382–8390.)通过在电化学置换的方法合成了合成椭圆Cu-Ag合金纳米片。这种合金纳米薄片具有高纯度和均匀性，尺寸为700×500nm，薄度为30nm。合成的纳米薄片用作环氧树脂基质中导电浆料的填充剂。在150℃下固化2小时后，可以获得电阻率为3.75×10^-5Ω·cm的柔性基板上的导电图案。与传统的银微米薄膜相比，Cu-Ag合金纳米薄膜提供了大大改善的导电互连，其优势可归因于它们的纳米级厚度。还值得注意的是，导电图案能够承受不同角度的多次弯曲，即使经过200次反复弯曲也具有良好的导电性。