專利名稱：一種低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿、制備方法及燒結(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于連接大功率LED和太陽能電池的銀漿，還涉及該銀漿的制備方法及燒結(jié)方法。
背景技術(shù)：
市場上用于電氣互聯(lián)或者形成電路的銀漿一般是采用環(huán)氧樹脂體系或者氧化物體系，環(huán)氧樹脂體系是在環(huán)氧樹脂和固化劑中添加銀粉，氧化物體系是在幾種低熔點(diǎn)氧化物中添加納米級的銀粉，前者通過不低于100°c固化成產(chǎn)品，后者需要高溫?zé)Y(jié)而成。環(huán)氧樹脂體系的銀漿固化后銀粉被環(huán)氧樹脂連接到一起，其優(yōu)點(diǎn)是操作溫度低，缺點(diǎn)是導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率很低，不能用于大功率的場合；氧化物體系的銀漿的缺點(diǎn)是燒結(jié)溫 度很高，適用面窄，優(yōu)勢也很明顯導(dǎo)電率高。專利CN1870310公開了一種以納米銀焊膏低溫?zé)Y(jié)封裝連接大功率LED的方法。該方法采用粒徑小于IOOnm納米銀粒子、以分散劑魚油、粘結(jié)劑a-松油醇和溶劑丙酮在超聲水浴協(xié)助下均勻混合制備而成的納米銀焊膏，低溫?zé)Y(jié)封裝連接大功率發(fā)光二極管，優(yōu)點(diǎn)在于改善了 LED封裝材料在導(dǎo)電率、熱導(dǎo)率、粘接強(qiáng)度、耐高溫方面的不足，但是，缺點(diǎn)也很明顯，該專利的銀膠必須加熱到290°C下才能燒結(jié)完畢，燒結(jié)溫度偏高，不能用于需要更低溫操作的情況。另外，銀漿本身采用的納米銀粉容易團(tuán)聚，雖有使用分散劑，但是效果仍不佳。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于連接大功率LED和太陽能電池的低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿，該低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿不采用銀粉，而改用銀的配合物作為銀源，不需要分散劑，更重要的是銀膠具有很低的操作溫度且其熱導(dǎo)率很高。本發(fā)明還提供了該高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿的制備方法及使用方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
一種低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿，是以異丙醇和三乙醇胺兩種液體的混合溶液作為溶劑，以Ag2 (COOH)2作為銀源，還含有納米錫粉。進(jìn)一步的，所述Ag2 (COOH)2、納米錫粉、異丙醇和三乙醇胺的兩種液體的混合溶液的比例為10 80g :3 IOg :4(T60ml，其中異丙醇和三乙醇胺的體積比為I I. 5:1 I. 5。進(jìn)一步的，所述Ag2 (COOH) 2和納米錫粉的比例優(yōu)選為50g IOgo一種上述的低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿的制備方法，其制備步驟為
(I)在高速攪拌的8(Tl20g/L乙二酸水溶液中滴加濃度為20(T400g/L的硝酸銀溶液，體系迅速形成Ag2 (COOH)2沉淀；所滴加的硝酸銀溶液的體積為乙二酸水溶液體積的
0.5^1. 5倍；本發(fā)明之所以選用硝酸銀，是因?yàn)槠渌y鹽不易溶解于水，而反應(yīng)在水溶液中進(jìn)行。另外，發(fā)明人經(jīng)過研究確定了上述的硝酸銀的添加比例，如果硝酸銀加入量過多，會導(dǎo)致后面的漿料加熱固化時不容易被燒結(jié)。(2)將上一步所得體系冷藏后將沉淀物過濾、清洗并干燥；冷藏，有利于Ag2(COOH)2從反應(yīng)后的溶液中析出，清洗，是為了去掉沒有反應(yīng)掉的硝酸銀，及反應(yīng)產(chǎn)生的硝酸。(3)用體積比為f I. 5 ri. 5的異丙醇和三乙醇胺的混合溶液溶解Ag2 (COOH)2，所述異丙醇和三乙醇胺混合液體與Ag2 (COOH) 2的比例為4(T60ml 10^80g ;發(fā)明人經(jīng)過大量的試驗(yàn)研究，確定了用異丙醇和三乙醇胺的混合溶液作為溶劑，因?yàn)檫@兩種溶劑混合后有利于將Ag2 (COOH) 2溶解，并確定了一個二者讓Ag2 (COOH) 2溶解的最合適的比例范圍。溶劑太多的話，銀鹽的含量太少，不利于燒結(jié)物導(dǎo)電和導(dǎo)熱的提升，若相反，那銀鹽又不能完全溶解。(4)溶解結(jié)束后添加納米錫粉，所添加的納米錫粉與Ag2(COOH)2的重量比為3-10g 10_80g ；
(5)將上一步所得體系加入球磨罐中球磨2 4h，得到所述低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀
漿。 進(jìn)一步的，步驟(2)所述冷藏后將沉淀物過濾、清洗并干燥是指將體系置于0°C的冰箱中冷藏2h，然后用濾紙將沉淀物過濾出來，用蒸餾水洗滌三次，最后將產(chǎn)物置于真空干燥箱中干燥。進(jìn)一步的，步驟(3)溶解時，將溶劑加熱到6(Tl00°C以便使反應(yīng)迅速進(jìn)行。進(jìn)一步的，所述納米錫粉的粒徑為l、00nm。步驟(I)所述高速攪拌的轉(zhuǎn)速為100(T5000rpm。一種采用上述制備方法制備的低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿的燒結(jié)方法，為將銀漿印刷于基材上，17(Tl90°C燒結(jié)I 2h。本發(fā)明具有如下有益效果
該高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿不采用銀粉，而改用銀的配合物作為銀源，不需要分散劑，更重要的是其導(dǎo)電率及熱導(dǎo)率很高。本發(fā)明制備的銀漿的燒結(jié)溫度只有17(T190°C，一方面，燒結(jié)溫度低利于操作，另一方面，有些電子器件周邊材料也許是塑膠的，塑膠不耐高溫，如果在大于200°C下操作會讓塑膠變形，導(dǎo)致不良產(chǎn)品的產(chǎn)生，最關(guān)鍵的是，低溫?zé)Y(jié)就可以獲得更高的導(dǎo)熱和導(dǎo)電效果，與普通的環(huán)氧樹脂銀漿相比，這個優(yōu)勢非常明顯。
圖I為實(shí)施例I的導(dǎo)電填料(Ag2 (COOH)2和納米錫粉)的分散狀態(tài)示意圖。圖2為實(shí)施例2的導(dǎo)電填料(Ag2 (COOH) 2和納米錫粉)的分散狀態(tài)示意圖。圖3為實(shí)施例3的導(dǎo)電填料(Ag2 (COOH)2和納米錫粉)的分散狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不是對本發(fā)明的限制。采用AgNO3和乙二酸螯合反應(yīng)形成乙二酸螯合銀作為銀源，然后將其分散于異丙醇和三乙醇胺中，添加少量錫粉研磨形成漿料。具體制備方法為
(I)取30g的AgNO3和IOg的(COOH) 2分別溶于IOOml水中，接著用攪拌機(jī)以2500rpm的轉(zhuǎn)速高速攪拌(COOH)2的水溶液，同時滴加AgNO3水溶液，體系迅速形成Ag2 (COOH) 2沉淀。具體說，AgNO3和乙二酸按照下式反應(yīng)
2AgN03+ (COOH) 2--- Ag2 (COOH) 2 + 2 HNO3
(2)滴加完后，將體系直于0 C的冰箱中冷減2h,然后用濾紙將沉淀物過濾出來，用蒸餾水洗滌三次，最后將產(chǎn)物置于真空干燥箱中干燥。(3)用體積比I :1的異丙醇和三乙醇胺50ml溶解l(T80g的Ag2(COOH)2，溶解時，
將溶劑加熱到60°C以便迅速進(jìn)行。(4)溶解結(jié)束后添加3 IOg的50納米錫粉。(5)將上一步所得體系加入二氧化鋯球磨罐中球磨3h，形成所述低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿。以下五個制備實(shí)施例均采用了上述制備方法制備五種高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿樣品，將樣品印刷于PET膜上，180°C燒結(jié)I. 5h，然后測試其電阻與熱導(dǎo)率。上述制備方法制備的銀漿在180°C即可燒結(jié)為固體，使銀漿各種原料形成一個整體，從而具有了良好的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能。具體所用的Ag2(COOH)2及50納米錫粉的重量及所得樣品的電阻和熱導(dǎo)率如表I所示
表I Ag2 (COOH)2和Sn的添加量及所得樣品的電阻和熱導(dǎo)率
權(quán)利要求
1.一種低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿，其特征在于以異丙醇和三乙醇胺兩種液體的混合溶液作為溶劑，以Ag2(COOH)2作為銀源，還含有納米錫粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿，其特征在于所述Ag2(COOH)2、納米錫粉、異丙醇和三乙醇胺的兩種液體的混合溶液的比例為l(T80g :3 IOg 4(T60ml，其中異丙醇和三乙醇胺的體積比為1 1. 5 =Tl. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿，其特征在于所述Ag2(COOH)2和納米錫粉的比例優(yōu)選為50g :10g。
4.一種權(quán)利要求I或2或3所述的低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿的制備方法，其特征在于制備步驟為 (1)在高速攪拌的8(Tl20g/L乙二酸水溶液中滴加濃度為20(T400g/L的硝酸銀溶液，體系迅速形成Ag2(COOH)2沉淀；所滴加的硝酸銀溶液的體積為乙二酸水溶液體積的0. 5 I. 5 倍； (2)將上一步所得體系冷藏后將沉淀物過濾、清洗并干燥； (3)用體積比為fI. 5 =Tl. 5的異丙醇和三乙醇胺的混合溶液溶解Ag2 (COOH)2，所述異丙醇和三乙醇胺混合液體與Ag2 (COOH)2的比例為4(T60ml 10-80g ； (4)溶解結(jié)束后添加納米錫粉，所添加的納米錫粉與Ag2(COOH)2的重量比為3 IOg10 80g ； (5)將上一步所得體系加入球磨罐中球磨2 4h，得到所述低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿的制備方法，其特征在于步驟(2)所述冷藏后將沉淀物過濾、清洗并干燥是指將體系置于0°C的冰箱中冷藏2h，然后用濾紙將沉淀物過濾出來，用蒸餾水洗滌三次，最后將產(chǎn)物置于真空干燥箱中干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿的制備方法，其特征在于步驟(3)溶解時，將溶劑加熱到6(Tl00°C以便使反應(yīng)迅速進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿的制備方法，其特征在于所述納米錫粉的粒徑為l 500nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿的制備方法，其特征在于步驟(I)所述高速攪拌的轉(zhuǎn)速為100(T5000rpm。
9.一種權(quán)利要求4所述制備方法制備的低溫?zé)Y(jié)型高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿的燒結(jié)方法，其特征在于將銀漿印刷于基材上，17(Tl90°C燒結(jié)l 2h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于連接大功率LED和太陽能電池的高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿，還涉及該高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿的制備方法及使用方法。一種高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿，是以異丙醇和三乙醇胺兩種液體的混合溶液作為溶劑，以Ag2(COOH)2作為銀源，還含有納米錫粉。其制備方法為在高速攪拌的乙二酸水溶液中滴加一價銀離子溶液，體系迅速形成Ag2(COOH)2沉淀；冷藏后將沉淀物過濾、清洗并干燥；用異丙醇和三乙醇胺的混合溶液溶解Ag2(COOH)2；添加納米錫粉；將上一步所得體系加入球磨罐中球磨2~4h，得到所述高導(dǎo)熱高導(dǎo)電銀漿。本發(fā)明不采用銀粉，而改用銀的配合物作為銀源，不需要分散劑，并且具有很低的操作溫度且其導(dǎo)電率及熱導(dǎo)率很高。
文檔編號H01B13/00GK102708943SQ201210180338
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者胡延超, 陳彬 申請人:惠州市富濟(jì)電子材料有限公司