低温烧结铜浆、制备方法及应用

技术领域

本发明属于导电油墨技术领域，具体涉及一种低温烧结铜浆、制备方法及应用。

背景技术

随着5G和人工智能时代的到来，越来越多的电子产品需要天线来发射和接收信号。传统上常用的天线一般为在塑料上电镀或者柔性线路板蚀刻，这类天线的制造过程对环境有着极大的污染。近年来，随着国家对于环保问题的重视，导致电镀和蚀刻工艺加工制作的零部件成本越来越高，国内外客户也越来越看重企业的社会责任，所以对于采用增材制造构筑天线的方法得到行业内越来越高的重视。

因此，一种低温烧结铜浆、制备方法及应用亟待提出。

发明内容

为解决现有技术存在的工艺复杂、制作过程污染大及成本高的缺陷，本发明提供一种低温烧结铜浆、制备方法及应用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种低温烧结铜浆，所述铜浆按照重量份由以下组分组成：0.01-80份纳米铜粉，0.01-10份稀释剂，0.01-2份分散剂，0.01-10份环氧树脂，0.01-8份增韧树脂，0.01-5份固化剂，0.01-2份助剂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述纳米铜粉为球形或者类球形，所述纳米铜粉的颗粒度为0.001-10um，且为两种以上颗粒度混配。

作为本发明的一种优选技术方案，所述稀释剂包括3，3’-[氧基双亚甲基]双[3-乙基]氧杂环丁烷、2-(氧杂环丁烷-2-基)乙酸乙酯、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、异氟尔酮、环己酮，丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的至少一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述分散剂包括BYK-W985、BYK-W903、BYK-W996、BYK-W980、BYK-9076、BYK-9077、BYK-W940中的至少一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述环氧树脂为双环戊二烯环氧树脂或有机硅改性环氧树脂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述增韧树脂包括羟基封端环氧化聚丁二烯树脂、聚醚多元醇、聚氨酯改性环氧树脂、含核壳结构环氧树脂、氨基改性环氧树脂、反应性液体丁腈橡胶、纳米增强材料中的至少一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述固化剂包括双氰胺、4，4二氨基二苯砜(DDS)、4，4二氨基二苯甲烷(MDA)、4，4二氨基二苯醚(DDA)、十二烯基丁二酸酐(DDSA)中的至少一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述助剂包括3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、二氨基官能团硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、钛系耦合剂、铝系耦合剂、马来酸酯磺酸盐阴离子松香表面活性剂中的至少一种。

作为本发明的一种优选技术方案，本发明还提供一种低温烧结铜浆制备方法，包括以下步骤：

S1、将0.01-10份环氧树脂和0.01-8份增韧树脂溶于0.01-10份稀释剂中，形成树脂溶液；

S2、依次将0.01-2份助剂、0.01-5份固化剂、0.01-2份分散剂以及0.01-80份纳米铜粉添加至步骤S1的树脂溶液中，然后搅拌，获得浆体；搅拌速度为100-500转/分钟；

S3、对步骤S2的浆体进行三辊机研磨，获得低温烧结铜浆，铜浆的颗粒度为1-20μm。

作为本发明的一种优选技术方案，本发明还提供一种低温烧结铜浆的应用，将低温烧结铜浆进行烧结，用于在不耐高温的基材上印刷天线，其中，烘烤温度是180-300℃，烘烤时间为0.5-2H。

本发明相较于现有技术，具有以下有益效果：

本发明中低温烧结铜浆可180-300℃低温固化，制作工艺过程(铜浆印刷到PI膜上，经加热加压，烧结成天线)简单，对环境友好零排放，避免了电镀蚀刻等工艺对环境造成的较大污染，工艺成本大幅度降低，比同类产品更有优势。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中所用的原料和试剂均市售可得。如下表所述：

低温烧结铜浆实施例1、2、3、4、5、6各组分及比例如下表1：

其中，助剂马来酸酯磺酸盐阴离子松香表面活性剂，添加后实现低温烧结。

本发明还提供一种低温烧结铜浆的应用，将低温烧结铜浆进行烧结，用于在不耐高温的基材上印刷天线，其中，烘烤温度是180-300℃，烘烤时间为0.5-2H。

5G基站天线低温烧结铜浆：180-300℃低温烧结，我们开发出了可以低温烧结的铜浆，可以在200度左右进行烧结，可以在很多不耐高温的基材上印刷天线；低成本，相比于传统铜箔在FPC上蚀刻工艺制作5G基站天线，我们的低温烧结铜浆制作的基站天线可以降低50％以上成本，制作工艺过程(铜浆印刷到PI膜上，经加热加压，烧结成天线)简单，对环境友好零排放，避免了电镀蚀刻等工艺对环境造成的较大污染、工艺成本大幅度降低，比同类产品更有优势。

该铜浆使用了纳米铜粉，利用了纳米粒子在低于其熔点的温度下可以实现表面熔融连接的技术。同时该铜浆采用了特殊的烧结助剂(主要成分包括专门合成的马来酸酯磺酸盐阴离子松香表面活性剂和改性环氧树脂等材料)，浆料中的高分子材料在烧结中也发生交联，从而填充烧结后的微间隙，最终形成的产物既有烧结后的铜，也有提供强度和结构支撑的有机高分子材料。纳米铜粉本身由订制的CVD(化学气相沉积法)工艺制成，其平均粒径在300nm左右。通过印刷工艺替代现有的电镀蚀刻工艺制备天线，实现降低50％以上加工成本，对环境友好零排放，避免了对环境造成的较大污染。

本发明还具有以下技术指标：高导电性，固化后浆料的方块电阻在1毫欧左右，基本和金属铜的阻值一样；高导热性，导热率接近纯铜；可印刷性，该浆料可以用多种印刷或者涂布工艺进行印刷，包括卷对卷印刷和丝网印刷方式等。具有柔性，印刷固化后的产物具有柔韧性，可以耐受反复弯曲等；高可靠性，固化后产品可以耐工业级高温高湿，高低温冲击和温度循环测试。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。