[发明专利]一种适用于精密3D打印的导电铜浆及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及导电浆料领域，尤其涉及一种适用于精密3D打印的导电铜浆及其制备方法和应用，所述导电铜浆，包括纳米铜颗粒以及分散制剂；其中，所述纳米铜颗粒表面包覆有配体；所述纳米铜颗粒的粒径为50‑500nm；所述分散制剂由粘结剂、保护剂以及有机溶剂组成。本发明采用液相还原法制备铜纳米颗粒，将铜前驱体加入至含配体的还原剂溶液中，可控制反应初期铜前驱体成核与生长非同步进行，所得纳米铜颗粒尺寸小、均一度高、分散性及稳定性能优良，并且粒子表面有效形成包覆体，降低纳米颗粒表面与氧气的接触几率，提升了粒子的抗氧化能力。

技术领域

本发明涉及导电浆料领域，尤其涉及一种适用于精密3D打印的导电铜浆及其制备方法和应用。

背景技术

精密3D打印技术为全球前沿性先进制造技术，通过不同维度打印控制，可实现复杂微纳米尺度立体结构的制备，在精密光学、微纳芯片、印刷电子等领域受到广泛关注，具备极大的产业潜能。

该技术应用于微电子行业中，对导电浆料的性能指标提出了较高要求，所用浆料应在满足精细喷嘴顺畅出料的基础上具备优良的保形性与导电性能。目前市场上主要使用由纳米银颗粒制备而成的导电金属浆料，该浆料不仅具备优良的抗氧化性，还有较高的导电性，受到三维集成电子领域的关注。然而，传统导电银浆仍存在一些问题，例如：电化学迁移耐受性较差、原料成本高，大大限制产能提升。在大规模生产中，铜的价格成本远低于银，工艺匹配性较好，以其抗电迁移能力强、高导电性能优势(仅比银低6%)，具备替代昂贵的传统导电银浆的巨大潜力。

现有技术制备导电铜浆的方法主要包括两个步骤：（1）使用爆炸丝法、气相合成法、气相沉积法、液相还原法等方式获得铜颗粒单质；（2）将铜颗粒单质与分散剂混合，制成导电铜浆。由于纳米尺度金属粒子具备较高静电吸附能力，易团聚至微米级尺寸，难以根据生产所需控制铜纳米颗粒的尺寸保持在更细更均一的水平。

例如，专利CN 104505137 A公开了一种导电铜浆及其制备方法和应用，通过将超细铜粉与有机粘结剂、还原剂、表面活性剂等试剂进行混合分散，制得导电铜浆。其所用铜粉为1-5μm颗粒，仅适用于原料使用效率较低的丝网印刷工艺，无法实现30μm以下高精密3D打印。

再例如，专利CN 113362984 A使用铜粉保护剂将铜纳米颗粒配制成油溶性浆料，缺少强极性官能团配体，其在应用于玻璃、硅片等极性基材场景时，界面亲和力弱，易出现烧结后脱落现象，且粘附性能尚未表征。

专利CN 109467984 A公开了一种自组装铜球、导电油墨及其制备方法和应用，通过采用液相还原法，同时将还原剂与铜前驱体混合反应，获得由还原剂氧化产物包覆的复合铜球。该方案未能有效控制原始铜单质颗粒间的吸附团聚，导致纳米尺寸粒子在合成期间不断自组装形成2-10μm尺度复合铜球，最终所得导电油墨亦无法应用于精密3D打印领域。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的导电铜浆存在如上所述的缺陷，因此提供了一种导电铜浆及其制备方法和应用。

为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种适用于精密3D打印的导电铜浆，

包括纳米铜颗粒以及分散制剂；其中，

所述纳米铜颗粒表面包覆有配体；

所述纳米铜颗粒的粒径为50-500nm；

所述分散制剂由粘结剂、保护剂以及有机溶剂组成。