一種激光用導(dǎo)電銅漿料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種激光用導(dǎo)電銅漿料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類快步邁入信息化社會，各種電子元件的小型化、片式化、多層化等進(jìn)程日益加快，對以銀、金、鎳、銅等金屬粉末為主要功能相的電子漿料的需求也越來越多。電子漿料作為電阻、電容、電感等的電極，以及在防電磁干擾的屏蔽涂層等方面都有廣泛的應(yīng)用。電子陶瓷元件的電極多以金、銀、鈀等貴金屬為原料，金鈀價格太過昂貴，相對便宜的銀又因銀離子遷移而影響元器件性能。同時隨著國際銀價的增長，銀漿的成本也在不斷增加，因此目前常用非貴金屬制備電子漿料。
[0003]在非貴金屬中，銅是一種比較理想的制作電子漿料的原料，具有電子漿料要求的各項(xiàng)特性，且價格比銀低的多，是一種性價比較高的原料。然而金屬銅屬于過渡族金屬，其化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，在常溫狀態(tài)下與空氣接觸就容易發(fā)生氧化形成一層絕緣的氧化膜，而這層氧化膜幾乎不導(dǎo)電，使銅粉實(shí)用度大大降低；此外，如果將銅粉長期存放或防止在溫度較高、濕度較大的環(huán)境中，則氧化問題更為嚴(yán)重。因此，銅粉的氧化問題大大限制了銅粉在電子漿料領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。
[0004]目前，為了防止銅粉氧化采用的方法有:1、在銅粉表面鍍上一層銀或者鎳，以保護(hù)金屬粉不被氧化，此方法可以很好額保護(hù)金屬粉不被氧化；2、以水合肼作為抗氧化劑，水合肼為強(qiáng)還原劑，可保護(hù)銅粉不被氧化；3、大量的粘接相保證成型后的形態(tài)，提高成型后線路的強(qiáng)度；4、金屬粉和環(huán)氧樹脂體系，環(huán)氧樹脂能很好的包覆銅粉，防止氧化。上述方法雖然能夠防止銅粉被氧化，但是存在以下問題:1、在金屬粉表面鍍上一層銀或者鎳，以保護(hù)金屬粉不被氧化，此方法雖可以很好地保護(hù)金屬粉不被氧化，但是工藝復(fù)雜，成本高；2、以水合肼作為抗氧化劑，但是水合肼屬于劇毒物質(zhì)，不安全，防護(hù)困難；3、大量的粘接相保證成型后的形態(tài)，但是由于粘接相增多，金屬粉的橋接效果減弱，影響了成型后的電導(dǎo)率；4、金屬粉和環(huán)氧樹脂體系，放置時間不長，需現(xiàn)用現(xiàn)配，工藝水平無法保證。
[0005]公開號為CN101794649A的中國專利申請公開了一種壓敏電阻電極用導(dǎo)電銅漿制備方法，該方法包括以下步驟:步驟A:取超細(xì)銅粉，200-400目過濾后的硼硅鉍系列玻璃粉置于真空干燥箱中，在80-120°C干燥箱中烘干2-3小時，隔絕空氣密封包裝，留待備用；所述超細(xì)銅粉平均粒徑0.5-3微米、D50為0.3-1.5微米；所述硼硅鉍系列玻璃粉平均粒徑
0.5-2微米、D50為0.3-1.微米；步驟B:取乙基纖維素1質(zhì)量份、氯醋樹脂1質(zhì)量份、酚醛樹脂0.5質(zhì)量份和7.5質(zhì)量份溶劑混合后加熱到90-120°C，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙夂笾瞥傻S色透明有機(jī)粘合劑；步驟C:取步驟A中烘干后的超細(xì)銅粉7.5質(zhì)量份和硼硅鉍系列玻璃粉0.2質(zhì)量份，一起攪拌使其充分混合得到混合粉末；步驟D:在混合粉末加入步驟B中制備的有機(jī)粘合劑1.5質(zhì)量份充分研磨；步驟E:研磨至外觀細(xì)膩，均勻無顆粒時，再加入0.4質(zhì)量份有機(jī)粘合劑，0.4質(zhì)量份稀釋劑攪拌均勻，即可支撐壓敏電阻電極用導(dǎo)電銅漿。本發(fā)明中的超細(xì)銅粉容易被氧化，形成氧化層，使得導(dǎo)電漿料的熱處理溫度大幅提高，同時降低了導(dǎo)電性能。
[0006]公開號為CN103056383A的中國專利公開了一種高性能導(dǎo)電銅漿的制備方法，包括如下步驟:(1)將銅前驅(qū)體和表面保護(hù)劑溶于有機(jī)溶劑得到反應(yīng)液A ;將還原劑溶于有機(jī)溶劑得到反應(yīng)液B ; (2)將反應(yīng)液A和B分別經(jīng)輸送泵注入微反應(yīng)器中，混合并發(fā)生反應(yīng)；
(3)向步驟(2)得到的反應(yīng)液中加入沉淀劑，采用過濾或者李欣的方法分離，對得到的沉淀物進(jìn)行清洗；(4)將清洗后的沉淀物用非極性或弱極性溶劑進(jìn)行分散，得到所述的高性能導(dǎo)電銅漿。本發(fā)明由于使用反應(yīng)型溶劑配合，化學(xué)反應(yīng)過程難以控制；納米顆粒銅粉成本高。在降低成本方面沒有明顯優(yōu)勢；也有采用銀包覆銅粉但是從工藝處理角度及成本上沒有得到明顯的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的導(dǎo)電銅漿料容易被氧化技術(shù)問題，提供一種不易被氧化的激光用導(dǎo)電銅漿料及其制備方法。。
[0008]本發(fā)明提供了一種激光用導(dǎo)電銅漿料，所述漿料包括樹枝狀銅粉、有機(jī)弱酸活化劑、成膜劑、激光吸收劑和溶劑；以漿料的總重量為基準(zhǔn)，所述樹枝狀銅粉的含量為45-60wt%，所述有機(jī)弱酸活化劑的含量為3-5wt%，所述成膜劑的含量為10.5_19wt%，所述激光吸收劑的含量為l_2wt%，所述溶劑的含量為15-40.5wt%。
[0009]本發(fā)明中，激光用導(dǎo)電銅漿料在未經(jīng)激光加工狀態(tài)下是不導(dǎo)通的，通過激光加工使其銅粉顆粒間的有機(jī)樹脂被消除，局部瞬時的高溫使得樹枝狀銅粉顆粒末支端發(fā)生微熔塌陷搭接在一起導(dǎo)通形成電路連接。本發(fā)明的激光用導(dǎo)電銅漿料是在激光加工之后才具有導(dǎo)電功能的，這個步驟一般會在真空環(huán)境中進(jìn)行，銅粉不容易被氧化。
[0010]本發(fā)明還提供了上述所述激光用導(dǎo)電銅漿料的制備方法，該方法包括以下步驟:
51、將樹枝狀銅粉和有機(jī)弱酸活化劑混合，得到混合物；
52、向步驟S1的混合物中加入溶劑和成膜劑混合，然后再加入激光吸收劑攪勻，即得到激光用導(dǎo)電銅漿料。
[0011]該方法簡單，容易操作，因?yàn)椴挥脫?dān)心銅粉被氧化，所以在空氣環(huán)境中即可進(jìn)行。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0013]本發(fā)明提供了一種激光用導(dǎo)電銅漿料，所述漿料包括樹枝狀銅粉、有機(jī)弱酸活化劑、成膜劑、激光吸收劑和溶劑；以漿料的總重量為基準(zhǔn)，所述樹枝狀銅粉的含量為45-60wt%，所述有機(jī)弱酸活化劑的含量為3-5wt%，所述成膜劑的含量為10.5_19wt%，所述激光吸收劑的含量為l_2wt%，所述溶劑的含量為15-40.5wt%。
[0014]根據(jù)本發(fā)明所提供的激光用導(dǎo)電銅漿料，優(yōu)選地，所述樹枝狀銅粉的平均粒徑為20-40微米。微米級的銅粉比納米級的銅粉便宜很多，這樣可以節(jié)約成本，同時由于銅粉是樹枝狀的，所以該粒徑范圍內(nèi)的銅粉可以保證銅粉末端的粒徑較小，在較低溫下回發(fā)生微熔，這樣銅粉末端由于微熔塌陷而搭接在一起，從而導(dǎo)通形成電路連接。
[0015]根據(jù)本發(fā)明所提供的激光用導(dǎo)電銅漿料，優(yōu)選地，所述有機(jī)弱酸活化劑包括丁二酸、戊二酸和苯甲酸中的至少一種。有機(jī)弱酸可以使被氧化形成的氧化銅轉(zhuǎn)變成Cu2+，便于后續(xù)的激光處理。
[0016]根據(jù)本發(fā)明所提供的激光用導(dǎo)電銅漿料，為了進(jìn)一步使氧化銅轉(zhuǎn)變成Cu2+，優(yōu)選地，所述有機(jī)弱酸活化劑包括丁二酸和戊二酸，所述丁二酸和所述戊二酸的質(zhì)量比為1:1_3 ο
[0017]根據(jù)本發(fā)明所提供的激光用導(dǎo)電銅漿料，優(yōu)選地，所述成膜劑包括氫化松香和乙基纖維素；所述氫化松香和所述乙基纖維素的質(zhì)量比為1:1-3。成膜劑可以起到成膜作用，同時對銅粉顆粒起到包覆防止其被氧化。
[0018]根據(jù)本發(fā)明所提供的激光用導(dǎo)電銅漿料，優(yōu)選地，所述激光吸收劑為碳粉。激光吸收劑起到吸收光子作為熱核，同時碳粉具有還原特性可以在激光加工過程中阻止CuO的生成。
[0019]根據(jù)本發(fā)明所提供的激光用導(dǎo)電銅漿料，優(yōu)選地，所述溶劑為二甲苯。二甲苯對松香及乙基纖維素的溶解性好便于充分溶解成膜物質(zhì)，且成膜后溶劑易于加熱揮發(fā)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明所提供的激光用導(dǎo)電銅漿料，優(yōu)選地，所述漿料還包括消泡劑，以漿料的總重量為基準(zhǔn)，所述消泡劑的含量為0.1-0.2wt%。
[0021]本發(fā)明還提供了上述所述激光用導(dǎo)電銅漿料的制備方法，該方法包括以下步驟:
51、將樹枝狀銅粉和有機(jī)弱酸活化劑混合，得到混合物；
52、向步驟S1的混合物中加入溶劑和成膜劑混合，然后再加入激光吸收劑攪勻，即得到激光用導(dǎo)電銅漿料。
[0022]根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法，優(yōu)選地，所述方法在真空環(huán)境中進(jìn)行。
[0023]根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法，優(yōu)選地，在樹枝狀銅粉與有機(jī)弱酸混合前，對所述樹枝狀銅粉進(jìn)行酸洗。
[0024]根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法，優(yōu)選地，步驟S1中，將所述樹枝狀銅粉和所述有機(jī)弱酸活化劑混合，并純化3-5小時。
[0025]根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法，優(yōu)選地，步驟S2中，向步驟S1的混合物中加入溶劑和成膜劑混合，然后再加入激光吸收劑攪勻，然后研磨2-3小時。
[0026]用本發(fā)明所述的激光用導(dǎo)電銅漿料的制作3D導(dǎo)電線路的方法，該方法包括以下步驟:
51、將漿料的粘度調(diào)整為20000-1