基本信息
- 项目名称：
- 高性能导电银丝
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 此项发明是为了改善现在所用导电胶中银填料的颗粒大、耐冲击性差、导电率低、接触电阻不稳定等缺点，提高导电胶性能，降低成本。 基本思路:1、减小银颗粒体积，使之达到纳米级水平。2、增加银颗粒不规则性，使银离子接触几率增大。3、增强纳米银丝稳定性，提高导电胶的电阻率，减少银的用量。
- 详细介绍：
- 纳米银丝制备计划采用的方法是：第一、在适当温度下水溶液中控制银离子和卤离子的定向沉淀，使沉淀颗粒的直径控制在纳米级别。同时使用一些染料、表面活性剂，咪唑类化合物对颗粒进行吸附包壳，防止颗粒的聚集。第二、选用合适的还原剂对沉淀颗粒进行还原，控制适当的条件，可以使银离子自发生成细丝状结构。第三、对银丝进行沉淀、洗涤，就可以得到丝状纳米银粒子。 另一方面，由于环氧树脂胶粘剂的固化温度一般需要130℃以上，时间需要30min，不仅效率低，耗能大，而且连接线的分辨率也不是很高，只能达到0.2mm。限制了它在高分子基板上、液晶显示和电致发光显示等对热敏感的精密电器上的应用。因此，本研究的内容是使用光固化型环氧树脂胶粘剂作导电胶的基体材料。它具有固化温度低，固化时间短，工艺简单，结点精细，储存稳定等特点。特别适用于对高温敏感的器件的连接。因此本研究项目计划采用光固化环氧树脂作为导电胶的基体材料。基本合成路线是：第一、在环氧树脂分子中引入光聚合性单体，如：甲基丙烯酸及其低级酯，邻苯二甲酸二烯丙酯等。第二、向基体中加入光敏剂，如：安息香、甲基乙烯基酮等。光引发剂，如：偶氮二异丁腈（AIBN）等。以及其它一些添加剂制成光敏环氧树脂胶粘剂。 最后将制备的丝状银粒安一定的比例充分混匀到光固化环氧树脂中制成光固化环氧树脂导电胶。 其中的关键技术在于：（1）最适宜大小和形状的银金属丝的制备。（2）制备性能稳定，强度高，耐冲击性好的光固化环氧树脂胶粘剂。 由于导电胶还处于研究成型阶段，目前还没有统一的国内及国际标准，因此，研究的产品只能参考同类研究的研究报告及根据实际情况制定产品标准。 导电胶是电子行业连接技术发展的一个方向，它存在一些巨大的潜在的市场，如：电话，移动通讯器材，电视，广播，计算机，汽车，医疗设备等。因此市场发展前景巨大。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 通过特殊的工艺设计，制备了丝状的纳米银导电胶填料。产品用作导电胶的导电填料具有导电率高，用量少，对粘接性能的影响小等特点。比现在使用的颗粒状、扁平状银填料具有成本及性能上的优势。其关键技术在于：通过在卤化银颗粒上沉积生长点的方法还原卤化银，在还原过程中控制还原强度是卤化银的还原在生长点上进行，从而制备出金属银丝。
科学性、先进性
- 本作品通过控制卤化银晶体上的定位还原的方法制备具有丝状结构的纳米银。工艺路线包括：卤化银的制备，卤化银晶体上活性点的沉积技术，卤化银表面吸附，定向还原技术等。现有的制备导电胶银填料的方法都是采用电解，研磨，还原可溶性银盐等方法来制备的，现有的制备方法制备的填料银的颗粒较大，形状有颗粒状，片状，树叶状等，接触面积较小。而本作品制备的丝状银的直径为40-100纳米，长度为3-10μm，比表面积大，颗粒间的接触几率大，从而使导电胶的导电几率得以有效提高。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 技术转让和技术合作
作品可展示的形式
- 实物、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该法突出的优点是： 1.增加银粒子之间的接触几率，减小银颗粒的体积。2.提高导电胶的导电率，减少银的用量。3.提高导电胶的导电率和稳定性能。4.生产工艺简单，生产周期短，且无环境污染。 经济效益分析（一吨成品）： （一）固定成本 （二）可变成本 蛋白酶 200元 水电费、工资 8000元 氯化钠 300元 设备折旧 30元 明胶 100元 销售费用 2000元 对苯二酚 850元 税金 35万元 碳酸钠 120元 硝酸银 320万元 合计 356万元 总成本=固定成本+可变成本=356万元 （三）企业利润 产品售价：400万元/吨 企业利润==销售收入－总成本=400－356=44万元 由以上分析，企业生产1吨产品可创利润44万元左右，固定资产可形成年产6吨产品，年产值2400万元，税金约210万元，纯利润约264万元。
同类课题研究水平概述
- 30多年来, 导电银胶都是采用双组份环氧树脂的银粉浆料, 用户需将A、B 双组份混合搅拌均匀才能使用。由于在搅拌过程中产生的大量气泡无法消除, 未使用完的导电银胶会自行固化, 从而造成浪费, 因此单组份无溶剂导电银胶是目前应用和研发的重点, RFID 用导电银胶多为单组份。 国外某企业生产的RFID用导电银胶是一种无溶剂、以银粉为介质的单组份环氧导电银胶,具有高纯度、高导电性、高可挠性的特点, 而且工作实效长, 导电颗粒非常细小, 利于印制精细的天线,固化温度低。 国外产品的性能特点主要有:固化温度低，时间短; 触变性能好, 印刷性能佳; 导电性佳, 体积电阻率小。相对而言, 国内由于研发投入较少, 目前相对较好的导电银胶产品的使用性能与国外产品相比尚存在较大差距。如固化温度较高，体积电阻率与国外先进水平相比差一个数量级 。导电性差带来的直接效应是银胶用量增加, 国外银胶制备的RFID 天线厚度仅为5-10μm, 而国产银胶则需10-15μm, 导致天线原料成本明显增加。另外银胶更多的使用性能指标甚至还未提及, 表明国内RFID 用导电银胶研究尚处于初级阶段, 离应用还有较大差距。其主要原因是在于对这一新兴材料重视不够，投入不足，基础研究薄弱。 因此我们有必要加大对导电胶的理论和应用的研究，使导电胶向高导电率，低热阻，更可靠的方向发展，以提高我国电子制造业的国际竞争能力。 现在市场上使用的导电胶主要是添加型的，由胶粘剂和导电材料组成，所使用的胶粘剂主要有环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚酯树脂和聚氨酯树脂以及他们的改性树脂。导电材料有金属粉、石墨粉、碳粉等。其中金属粉的应用最广，金属粉包括：金、银、铜、铝、以及他们的合金。综合性能和价格因素，使用最广的填料是银。银粉是通过球磨或电解得到的。形状一般是球状、树枝状和鳞片状。颗粒大小在0.2μm～3.0μm以上，有的在5.0μm～8.0μm以上。由于填充颗粒较大，不仅影响了导电胶的强度、导电率和耐冲击强度，而且银的用量大大增加，因此要提高导电胶的整体性能，研究银填料的制备方法是非常必要的。
