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CN115798785B - 一种用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆及其制备方法 - Google Patents

一种用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆及其制备方法,其中银浆包括银粉、有机载体和添加剂,所述银粉为球型银粉和/或片型银粉,球型银粉粒径在0.3‑5微米,片型银粉粒径在3‑15微米;所述有机载体由环氧树脂和双氰胺组成;所述添加剂为有机脲促进剂和/或酰肼;按质量百分比计,所述银粉占银浆总质量的55‑92%,所述有机载体和添加剂合起来占银浆总质量的8‑45%。本发明的银浆能实现在120℃,甚至更低的温度下低温固化,且同时能保证银浆能达到较低的体积电阻率以及较大的焊接拉力。

Description

一种用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及导电银浆技术领域,特别是一种用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆及其制备方法。
背景技术
汽车内饰功能器件及其智能化控制相关产品常常使用的是不耐高温的塑料、纤维、皮革等材料,在目前的制造工艺中需要在这些不耐热基底上印刷导电线路以实现联通各功能器件,实现相关功能。而目前市场上的低温固化银浆固化温度一般在195℃左右,且长期以来被国外垄断,而更低温固化的银浆在市场上处于缺乏状态,为了实现在不耐热基底上的印刷,针对银浆在低温条件下固化的研究也已经历经几个年头,但是普遍无法克服的是,随着银浆固化温度的降低、固化时间的缩减,所制得的导电银浆性能普遍差,最为明显的是银浆的体积电阻率无法控制在一个较低值,普遍会高于8×10-5Ω·cm,且焊接拉力普遍也不高,普遍会低于2.0N。因此,亟需研发一种新的不耐热基底上的导电银浆及其制备方法,以填补该银浆在目前市场的空缺。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆及其制备方法。本发明的银浆能实现在120℃,甚至更低的温度下低温固化,且同时能保证银浆能达到较低的体积电阻率以及较大的焊接拉力。
本发明的技术方案:一种用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆,包括银粉、有机载体和添加剂,所述银粉为球型银粉和/或片型银粉,球型银粉粒径在0.3-5微米,片型银粉粒径在3-15微米;
所述有机载体由环氧树脂和双氰胺组成;
所述添加剂为有机脲促进剂和/或酰肼;
按质量百分比计,所述银粉占银浆总质量的55-92%,所述有机载体和添加剂合起来占银浆总质量的8-45%。
前述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆中,当添加剂为有机脲促进剂和酰肼的组合时,在有机载体和添加剂中,双氰胺质量为环氧树脂质量的1-17%;有机脲促进剂质量为环氧树脂质量的0.5-7%;酰肼质量为环氧树脂质量的1-7%;
当添加剂仅为有机脲促进剂时,在有机载体和添加剂中,双氰胺质量为环氧树脂质量的1-17%;有机脲促进剂质量为环氧树脂质量的0.5-7%;
当添加剂仅为酰肼时,在有机载体和添加剂中,双氰胺质量为环氧树脂质量的1-17%;酰肼质量为环氧树脂质量的1-7%。
前述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆中,所述环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或多种。
前述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆中,所述有机脲促进剂为Anyhard2020P、Ecure20、UR200、UR300、UR500、Omicure U-24、Omicure U-35、Omicure U-205、Omicure U-52、Omicure U-415、U-cat 3512、U-cat 3512T、U-cat 3513、U-cat3513T中的一种或多种。
前述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆中,当所述添加剂仅为有机脲促进剂时,有机脲促进剂为UR300,所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂;所述有机脲促进剂质量为环氧树脂质量的3%,所述双氰胺质量为环氧树脂质量的7%;所述银粉质量与所述有机载体和添加剂的总质量之比大于5.5。
前述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆中,当所述添加剂为有机脲促进剂和酰肼的组合时,有机脲促进剂由UR200、UR300和UR500按质量比1:1:1组成,所述环氧树脂由双酚A型环氧树脂、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯和邻苯二甲酸二缩水甘油酯按质量比2:2:1组成;所述有机脲促进剂总质量为环氧树脂总质量的3%,所述双氰胺质量为环氧树脂总质量的7%,所述酰肼质量为环氧树脂总质量的1%;所述银粉质量与所述有机载体和添加剂的总质量之比大于5.0。
前述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、按照配方依次称取环氧树脂、双氰胺、有机脲促进剂和/或酰肼;
步骤2、将双氰胺、有机脲促进剂和/或酰肼溶解或分散于环氧树脂中,机械搅拌使其充分混合均匀,密封储存,得有机组分M;
步骤3、按照配方称取银粉和步骤2中得到的有机组分M,先用均质搅拌机将银粉与有机组分M充分混合,混合均匀后,再用三辊研磨机反复辊压数次,直至混合物细度达到10微米以下。
前述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆的制备方法中,所述步骤3中银粉与有机组分M混合时,将银粉等分成3份依次加入到有机组分M中,每加一次银粉后用均质搅拌机搅拌均匀后再加入下一份银粉。
前述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆的制备方法中,所述银粉与有机组分M充分混合后,用三辊研磨机对混合物辊压4-6遍。
前述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆的制备方法中,所述步骤2中将环氧树脂、双氰胺、有机脲促进剂和/或酰肼加入到烧瓶中,于25℃水浴中,300r/min机械搅拌2小时至固体完全溶解或分散于环氧树脂中。
与现有技术相比,本发明的有益效果体现在:本发明的银浆可实现低温固化,固化温度最低可达90℃,且可实现120℃,30分钟内完成固化,通过本发明的配方以及制备方法制得的银浆体积电阻率普遍不高于90×10-8Ω·m;通过对银浆配方的调整(主要是引入酰肼及对各有机成分的关联调整),在保持120℃,30分钟内完成固化的前提下,本发明最终制得的银浆体积电阻率甚至可以低于6×10-8Ω·m,且焊接拉力大于2.0N,粘度适中。本发明的银浆大大扩展了现有银浆的适用范围,不仅可用于耐热基底的印刷,如硅片、玻璃等基底,也可用于不耐热基底的印刷,如PET、PC等基底。本发明的银浆安全环保,无毒无害,可稳定储存12-24个月。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的银浆由银粉、有机载体和添加剂组成,其中银粉为球型银粉和/或片型银粉,球型银粉粒径在0.3-5微米,片型银粉粒径在3-15微米;有机载体由环氧树脂和双氰胺组成;添加剂为有机脲促进剂和/或酰肼;按质量百分比计,银粉占银浆总质量的55-92%,有机载体和添加剂合起来占银浆总质量的8-45%。
当添加剂为有机脲促进剂和酰肼的组合时,在有机载体和添加剂中,双氰胺质量为环氧树脂质量的1-17%;有机脲促进剂质量为环氧树脂质量的0.5-7%;酰肼质量为环氧树脂质量的1-7%;
当添加剂仅为有机脲促进剂时,在有机载体和添加剂中,双氰胺质量为环氧树脂质量的1-17%;有机脲促进剂质量为环氧树脂质量的0.5-7%;
当添加剂仅为酰肼时,在有机载体和添加剂中,双氰胺质量为环氧树脂质量的1-17%;酰肼质量为环氧树脂质量的1-7%。
环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或多种。
有机脲促进剂为Anyhard 2020P、Ecure20、UR200、UR300、UR500、Omicure U-24、Omicure U-35、Omicure U-205、Omicure U-52、Omicure U-415、U-cat 3512、U-cat 3512T、U-cat 3513、U-cat 3513T中的一种或多种。
基于以上限定条件,记有机载体和添加剂的组合为有机组分M,配制出如下表1所示13种有机组分M的配方:
表1有机组分M配方(单位:g)
在本发明中,酰肼在配方里面起到的作用跟有机脲促进剂一样,都是为了降低双氰胺与环氧树脂反应的温度,缩短反应所需时间,从而提高固化效率。酰肼与有机脲促进剂单独使用效果相差无几,而在本发明中当两者按照一定的比例配合使用,会比任一成分单一使用效果更好。
由表1有机组分M配方结合银粉配制出如下表2所示10种银浆的配方:
表2银浆配方
实施例1:一种用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆,选用表1中2#有机组分M配方,按照表2中银浆配方制备10批不同银粉含量的银浆,按表格顺序从上到下依次编号为2A-2J。银浆制备方法步骤分为有机组分M的制备与银浆的制备两部分。
有机组分M的制备:分别称取双酚A型环氧树脂100g,双氰胺4g,有机脲促进剂UR200 1g于500ml烧瓶中,于25℃水浴中,300r/min机械搅拌2小时至固体完全溶解或均匀分散于环氧树脂双酚A型中,即得有机组分M,密封保存,备用。
银浆制备:按照表2的银浆配方,依次称取指定量的指定种类的银粉、有机组分M,之后将银粉分三次加入到有机组分M中,每加一次银粉后用均质搅拌机搅拌均匀后再次加入。最后,将用均质搅拌机混合均匀的银浆用三辊研磨机辊压5遍,直至细度达到10微米以下时停止辊压,银浆制备完成,室温密封保存。
银浆制备完成后,测试其粘度以及120℃固化30分钟后的电阻率,相关测试结果见表3:
表3不同批次银浆测试
实施例2:一种用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆,选用表1中7#有机组分M配方,按照表2中银浆配方制备10批不同银粉含量的银浆,按表格顺序从上到下依次编号为3A-3J。银浆制备方法步骤分为有机组分M的制备与银浆的制备两部分。
有机组分M的制备:分别称取双酚A型环氧树脂100g,双氰胺7g,有机脲促进剂UR300 7g于500ml烧瓶中,于25℃水浴中,300r/min机械搅拌2小时至固体完全溶解或均匀分散于环氧树脂双酚A型中,即得有机组分M,密封保存,备用。
银浆制备:按照表2的银浆配方,依次称取指定量的指定种类的银粉、有机组分M,之后将银粉分三次加入到有机组分M中,每加一次银粉后用均质搅拌机搅拌均匀后再次加入。最后,将用均质搅拌机混合均匀的银浆用三辊研磨机辊压5遍,直至细度达到10微米以下时停止辊压,银浆制备完成,室温密封保存。
银浆制备完成后,测试其粘度以及120℃固化30分钟后的电阻率,相关测试结果见表4:
表4不同批次银浆测试
实施例3:一种用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆,选用表1中13#有机组分M配方,按照表2中银浆配方制备10批不同银粉含量的银浆,按表格顺序从上到下依次编号为4A-4J。银浆制备方法步骤分为有机组分M的制备与银浆的制备两部分。
有机组分M的制备:分别称取双酚A型环氧树脂40g,双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯40g,邻苯二甲酸二缩水甘油酯20g,双氰胺7g,有机脲促进剂UR200 1g,UR300 1g,UR500 1g以及酰肼1g于500ml烧瓶中,于25℃水浴中,300r/min机械搅拌2小时至固体完全溶解或均匀分散于环氧树脂双酚A型中,即得有机组分M,密封保存,备用。
银浆制备:按照表2的银浆配方,依次称取指定量的指定种类的银粉、有机组分M,之后将银粉分三次加入到有机组分M中,每加一次银粉后用均质搅拌机搅拌均匀后再次加入。最后,将用均质搅拌机混合均匀的银浆用三辊研磨机辊压5遍,直至细度达到10微米以下时停止辊压,银浆制备完成,室温密封保存。
银浆制备完成后,测试其粘度以及120℃固化30分钟后的电阻率,相关测试结果见表5:
表5不同批次银浆测试
本发明中的粘度数值大小跟浆料丝网印刷时过网的难易程度有关,粘度越大,越难透过丝网,反之,粘度越小,越容易透过丝网,粘度过大和过小均不利于银浆的应用,因此需要使银浆处于一个适中值,从表3、表4、表5可看出银浆选用13#有机组分M时粘度表现适中,是所有组分中应用性最强的。
表3、表4、表5还对比了银浆选用不同有机组分M时,对固化后导电性的影响,从三个表对比可以看出,选用13#有机组分M时制得的银浆体积电阻率是最低的,表明在这个组分下银浆的导电性能最佳,另外,通过对银粉类型的选择以及对固化时间的控制,本发明制备的银浆其体积电阻率甚至可以低于6×10-8Ω·m,大大扩展了银浆的适用范围,这也是酰肼与有机脲促进剂协同配合使用下取得的效果。
需要说明的是,本发明的银浆可以用于一切耐受90℃及其以上温度的基底,因此,可以理解,除了可应用于汽车内饰功能器件及其智能化控制相关产品之外,不排除还可以用于其它领域,例如丝网印刷电路、3D打印领域或电子元器件封装等。
需要说明的是,本发明的银浆,是针对不耐热基底而研究的,所以,并不只限于在汽车内饰功能器件及其智能化控制相关产品中的应用。其它的,例如丝网印刷电路,太阳能电池正面和背面电极的制备也可以采用本发明的银浆,以印刷出符合使用需求的图案或产品。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆,包括银粉、有机载体和添加剂,其特征在于:
所述银粉为球型银粉和/或片型银粉,球型银粉粒径在0.3-5微米,片型银粉粒径在3-15微米;
所述有机载体由环氧树脂和双氰胺组成;
所述添加剂为有机脲促进剂和酰肼的组合;且有机脲促进剂由UR200、UR300和UR500按质量比1:1:1组成,所述环氧树脂由双酚A型环氧树脂、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯和邻苯二甲酸二缩水甘油酯按质量比2:2:1组成;所述有机脲促进剂总质量为环氧树脂总质量的3%,所述双氰胺质量为环氧树脂总质量的7%,所述酰肼质量为环氧树脂总质量的1%;
按质量百分比计,所述银粉占银浆总质量的55-92%;所述银粉质量与所述有机载体和添加剂的总质量之比大于5.0;
所述有机载体和添加剂合起来占银浆总质量的8-45%。
2.一种如权利要求1所述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、按照配方依次称取环氧树脂、双氰胺、有机脲促进剂和酰肼;
步骤2、将双氰胺、有机脲促进剂和酰肼溶解或分散于环氧树脂中,机械搅拌使其充分混合均匀,密封储存,得有机组分M;
步骤3、按照配方称取银粉和步骤2中得到的有机组分M,先用均质搅拌机将银粉与有机组分M充分混合,混合均匀后,再用三辊研磨机反复辊压数次,直至混合物细度达到10微米以下。
3.根据权利要求2所述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆的制备方法,其特征在于:所述步骤3中银粉与有机组分M混合时,将银粉等分成3份依次加入到有机组分M中,每加一次银粉后用均质搅拌机搅拌均匀后再加入下一份银粉。
4.根据权利要求3所述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆的制备方法,其特征在于:所述银粉与有机组分M充分混合后,用三辊研磨机对混合物辊压4-6遍。
5.根据权利要求4所述的用于汽车内饰功能器件的印刷电路银浆的制备方法,其特征在于:所述步骤2中将环氧树脂、双氰胺、有机脲促进剂和酰肼加入到烧瓶中,于25℃水浴中,300r/min机械搅拌2小时至固体完全分散于环氧树脂中。
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