一种导电铜浆料及其制备方法与流程

本发明属于电子浆料，具体地，涉及一种导电铜浆料及其制备方法。

背景技术：

1、导电铜浆料是一种以铜粉为主要原料的导电材料，其制备工艺相对简单，且生产成本较低，具有较高的性价比；导电铜浆料的加工方式多样，应用场景广泛，这些优点使得导电铜浆料在电子工业中得到了广泛应用。

2、然而，因为导电铜浆料的有机载体通常为环氧树脂，而环氧树脂耐热性较差，长期处于较高温度条件下环氧树脂的内部结构可能会发生变化从而影响固化后的产品的电阻，所以导电铜浆料的稳定性容易受温度影响，这使得导电铜浆料无法应用在较高温度的环境中，严重地限制了导电铜浆料的应用场景；此外，导电铜浆料中的铜粉并不稳定，容易被空气氧化，现有技术中常用银包铜以解决铜粉易被氧化的问题，但银成本昂贵，且其价格仍在不断上涨，不利于推广。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种导电铜浆料及其制备方法，用以解决上述背景技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种导电铜浆料，包括以下质量份数的原料：铜粉65-75份、复合功能剂8-10份、纳米二氧化硅5-8份、有机载体15-25份、交联剂1-3份。

4、一种导电铜浆料的制备方法，包括以下步骤：

5、第一步：按质量份数称取并筛选各原料；

6、第二步：将铜粉经过酸洗，乙醇洗后，与复合功能剂一起搅拌混合均匀，热处理后得到包覆复合功能剂的铜粉；

7、第三步：将包覆复合功能剂的铜粉、纳米二氧化硅、有机载体、交联剂充分混合得到所述导电铜浆料；

8、进一步地，所述铜粉的粒径为100nm-3μm。

9、进一步地，第二步中酸洗用的酸为质量分数15%的盐酸，乙醇洗用的乙醇为质量分数98%的工业乙醇，热处理的温度条件为55-65℃，热处理的时间条件为90-120min。

10、进一步地，第三步中混合的温度条件为35-45℃，混合的时间条件为30-45min。

11、进一步地，所述有机载体为缩水甘油胺环氧树脂。

12、进一步地，所述交联剂为邻苯二甲酸和对苯二甲酸中的一种。

13、进一步地，所述复合功能剂由以下步骤制成：

14、步骤1：将马来酸酐，乙酸乙酯加入三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于冰水浴环境，向三口烧瓶中滴加对氨基苯酚溶液，滴加完毕后，撤去冰水浴，搅拌，抽滤，并将抽滤产物和三聚氯氰、四氢呋喃、三乙胺加入三口烧瓶中，开启磁力搅拌，冰水浴条件下反应3h，反应结束后，用碳酸氢钠溶液洗涤，分液漏斗分离有机层，干燥，过滤，旋转后得到中间体1；

15、步骤2：将中间体1、三乙基硅氢、磷鎓阳离子溶液加入三口烧瓶中，在温度60℃条件下反应4h，反应结束后，旋蒸得到中间体2；

16、步骤3：将氢氧化钠溶液，中间体2的二氯甲烷溶液加入三口烧瓶中，开启磁力搅拌，向三口烧瓶中加入三氯氧磷的二氯甲烷溶液，在室温条件下反应2.5h，反应结束后，向三口烧瓶中加入氢氧化钠溶液洗涤，用分液漏斗分离有机层后，用饱和氯化钠溶液洗至中性，干燥，旋蒸后得到所述复合功能剂。

17、进一步地，步骤1中的对氨基苯酚溶液由0.1mol对氨基苯酚和30-36g乙酸乙酯配制而成，所用马来酸酐、乙酸乙酯、对氨基苯酚溶液，三聚氯氰、四氢呋喃、三乙胺的用量比为0.1mol:220-240g:41-47g:18-20g:72-80g:24-30g。

18、进一步地，步骤2中的磷鎓阳离子溶液由1g的[(c6f5)3pf][b(c6f5)4]和150-180g的二氯甲烷配制而成，中间体1、三乙基硅氢和磷鎓阳离子溶液的用量比为0.08mol:0.08-0.1mol:151-181g。

19、进一步地，步骤3中的氢氧化钠溶液由1.5g氢氧化钠和5g超纯水配制而成，中间体2的二氯甲烷溶液由0.06mol中间体2和40g二氯甲烷配制而成，三氯氧磷的二氯甲烷溶液由0.02mol三氯氧磷和15g二氯甲烷配制而成，所用氢氧化钠溶液、中间体2的二氯甲烷溶液、三氯氧磷的二氯甲烷溶液的用量比为6.5g:58.3g:18g。

20、本发明的有益效果：

21、本发明以铜粉、复合功能剂、纳米二氧化硅、有机载体、交联剂为原料制备了一种导电铜浆料，本发明的导电铜浆制备工艺简单，且加工过程中不使用银，显著降低了生产成本；

22、本发明以马来酸酐，对氨基苯酚为原料，三聚氯氰为催化剂，三乙胺为缚酸剂，制备了具有刚性结构的中间体1，进而使中间体1的双键和三乙基硅氢在磷鎓阳离子的催化作用下发生加成反应，制得具有有机硅结构的中间体2，最终使中间体2和三氯氧磷发生亲核取代反应得到具有磷酸酯结构的复合功能剂，用复合功能剂对铜粉进行有机磷化处理，可以在铜粉表面形成络合物层阻止铜与氧原子接触，进而阻止铜粉氧化，此外复合功能剂中同时具有亲有机结构和亲无机结构（有机硅结构）能改善纳米二氧化硅在环氧树脂中的分散性及浸润性，提高导电铜浆料的整体耐热性和机械性能，复合功能剂中的刚性结构基团还可以显著提高分子链的内旋阻力，协同提高导电铜浆料的热稳定性；

23、本发明的导电铜浆料固化后热稳定性良好，抗氧化性强，在室温下长期放置电阻也不会产生明显变化，在较高温度下仍能保持良好的稳定性，可以在电路板、电子元器件、平板显示及触控领域广泛应用。

技术特征：

1.一种导电铜浆料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：铜粉65-75份、复合功能剂8-10份、纳米二氧化硅5-8份、有机载体15-25份、交联剂1-3份；

2.根据权利要求1所述的一种导电铜浆料，其特征在于，步骤1中的对氨基苯酚溶液由0.1mol对氨基苯酚和30-36g乙酸乙酯配制而成，所用马来酸酐、乙酸乙酯、对氨基苯酚溶液，三聚氯氰、四氢呋喃、三乙胺的用量比为0.1mol:220-240g:41-47g:18-20g:72-80g:24-30g。

3.根据权利要求1所述的一种导电铜浆料，其特征在于，步骤2中的磷鎓阳离子溶液由1g的[(c6f5)3pf][b(c6f5)4]和150-180g的二氯甲烷配制而成，中间体1、三乙基硅氢和磷鎓阳离子溶液的用量比为0.08mol:0.08-0.1mol:151-181g。

4.根据权利要求1所述的一种导电铜浆料，其特征在于，步骤3中的氢氧化钠溶液由1.5g氢氧化钠和5g超纯水配制而成，中间体2的二氯甲烷溶液由0.06mol中间体2和40g二氯甲烷配制而成，三氯氧磷的二氯甲烷溶液由0.02mol三氯氧磷和15g二氯甲烷配制而成，所用氢氧化钠溶液、中间体2的二氯甲烷溶液、三氯氧磷的二氯甲烷溶液的用量比为6.5g:58.3g:18g。

5.一种导电铜浆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种导电铜浆料的制备方法，其特征在于，所述铜粉的粒径为100nm-3μm。

7.根据权利要求5所述的一种导电铜浆料的制备方法，其特征在于，第二步中酸洗用的酸为质量分数15%的盐酸，乙醇洗用的乙醇为质量分数98%的工业乙醇，热处理的温度条件为55-65℃，热处理的时间条件为90-120min。

8.根据权利要求5所述的一种导电铜浆料的制备方法，其特征在于，第三步中混合的温度条件为35-45℃，混合的时间条件为30-45min。

9.根据权利要求5所述的一种导电铜浆料的制备方法，其特征在于，所述有机载体为缩水甘油胺环氧树脂。

10.根据权利要求5所述的一种导电铜浆料的制备方法，其特征在于，所述交联剂为邻苯二甲酸和对苯二甲酸中的一种。

技术总结本发明涉及一种导电铜浆料及其制备方法，属于电子浆料技术领域，包括以下质量份数的原料：铜粉65‑75份、复合功能剂8‑10份、纳米二氧化硅5‑8份、有机载体15‑25份、交联剂1‑3份；本发明的导电铜浆液添加了自制的复合功能剂，能与铜粉表面形成络合物层阻止铜与氧原子接触，显著提高了铜粉的抗氧化性，此外复合功能剂的刚性结构还可以显著提高分子链间的内旋阻力，提高导电铜浆液的耐热性，复合功能剂的亲有机结构和亲无机结构（有机硅结构）还能改善纳米二氧化硅在环氧树脂中的分散性及浸润性，协同作用提升导电铜浆液固化后样品的热稳定性和机械性能，最终制得的样品耐热性良好，至多可以适应160℃的高温。技术研发人员：李娜,王海波受保护的技术使用者：天津立进电子材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9