铜复合材料及其制备方法、铜导电浆料和铜膜与流程

本申请涉及导电浆料，尤其涉及一种铜复合材料、所述铜复合材料的制备方法、包括所述铜复合材料的铜导电浆料、以及由所述铜导电浆料制备得到的铜膜。

背景技术：

1、随着全球信息化的加速，电子器件逐渐朝着小型化、集成化的方向发展，目前电子器件制备中广泛应用的电子印刷技术中广泛采用的是以导电浆料为代表的功能性基础材料，市场需求增速每年达约30％。

2、现有的导电浆料主要是以银导电浆料为代表的贵金属导电浆料，但是，该类贵金属导电浆料价格高昂，且在潮湿空气中易发生电迁移，从而影响使用的稳定性和可靠性。

3、铜的体电阻率与银的体电阻率相当，且铜相比于银价格较低且浮动小，因此，铜导电浆料成为了电子印刷行业的研究焦点。但是铜本身存在易氧化的问题，铜一旦被氧化会极大的影响铜导电浆料及铜膜的导电性。此外，铜膜的导电性和稳定性等性能取决于铜导电浆料的烧结温度以及铜膜的致密情况，铜颗粒的尺寸越小烧结温度越低，烧结空洞越少则后续被氧化的可能性越小。

4、现有的铜导电浆料主要包括铜颗粒导电浆料和铜有机分解导电浆料，其中，铜颗粒导电浆料需要高温烧结才能形成导电通路；铜有机分解导电浆料的浆料固含量较低，且烧结时易产生较多的空洞，无法形成较为完整的导电通路。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种铜复合材料及其制备方法、铜导电浆料和铜膜，旨在改善现有的铜导电浆料烧结温度较高的问题。

2、本申请实施例是这样实现的，一种铜复合材料，包括铜胺络合物以及分散在所述铜胺络合物中的羧酸根修饰的铜颗粒。

3、可选的，在本申请的一些实施例中，所述铜复合材料中，所述羧酸根修饰的铜颗粒与所述铜胺络合物的摩尔比为(0.1～10):1。

4、可选的，在本申请的一些实施例中，所述羧酸根修饰的铜颗粒中的羧酸根包括甲酸根；和/或

5、所述羧酸根修饰的铜颗粒中的铜颗粒包括铜纳米球、铜纳米棒、铜纳米片、铜微米球、铜微米棒、铜微米片中的一种或多种；和/或

6、所述羧酸根修饰的铜颗粒中的铜颗粒的平均粒径为50nm～30μm。

7、可选的，在本申请的一些实施例中，所述铜胺络合物主要由铜盐和有机胺通过络合反应生成。

8、可选的，在本申请的一些实施例中，所述铜盐包括羧酸铜，所述羧酸铜包括甲酸铜、乙酸铜、乳酸铜、草酸铜、油酸铜、羟基乙酸铜及其水合物中的一种或多种；和/或

9、所述有机胺包括醇胺化合物、伯胺、亚胺和环胺中的一种或多种。

10、可选的，在本申请的一些实施例中，所述醇胺化合物包括2-氨基乙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二乙醇胺、三乙醇胺、3-丙醇胺、2-氨基-1丙醇、2-氨基-1-丁醇、1-氨基-2-丙醇、n-甲基二乙醇胺、3-二甲基氨基-1,2-丙二醇、3-二乙基氨基-1,2-丙二醇、n,n-二甲基乙醇胺、n,n-二乙基乙醇胺中的一种或多种。

11、相应的，本申请实施例还提供一种铜复合材料的制备方法，包括：

12、提供铜盐和有机胺，按比例混合，得到铜胺络合物；

13、将所述铜胺络合物与羧酸根修饰的铜颗粒混合，得到铜复合材料。

14、可选的，在本申请的一些实施例中，所述铜盐与所述有机胺的摩尔比为1:(1～5)；和/或

15、所述铜胺络合物与所述羧酸根修饰的铜颗粒的摩尔比为(0.1～10):1。

16、相应的，本申请实施例还提供一种铜导电浆料，包括上述铜复合材料。

17、相应的，本申请实施例还提供一种铜膜，所述铜膜由上述铜导电浆料经成膜烧结后制备得到。

18、可选的，在本申请的一些实施例中，所述烧结的温度为150～250℃；和/或

19、所述烧结的时间为30s～120min；和/或

20、所述铜膜的体电阻率为大于等于6.12μω·cm。

21、本申请所述的铜复合材料包括铜胺络合物以及分散在所述铜胺络合物中的羧酸根修饰的铜颗粒，一方面，所述羧酸根修饰的铜颗粒中的羧酸根可以有效提升铜颗粒的抗氧化能力，如此，可以使所述铜颗粒在较大粒径(微米级粒径)的情况下仍可以在较低的温度下具有较好的烧结性能，例如烧结空洞少、抗氧化能力强等，如此，可以使由包括所述铜复合材料的铜导电浆料烧结后得到的铜膜具有优异的抗氧化能力和导电性，其中，铜膜的电阻率可以低至6.12μω·cm；另一方面，所述羧酸根修饰的铜颗粒分散在所述铜胺络合物中，所述铜胺络合物可以在所述羧酸根修饰的铜颗粒的表面形成一价和/或二价的络合物包裹，并内嵌在相邻的铜颗粒之间，在低温加热过程中，所述铜胺络合物可以被自还原形成铜单质，所述铜单质可以内嵌在相邻的铜颗粒之间，从而拉近相邻的铜颗粒之间的距离，形成烧结颈，有利于烧结过程中铜颗粒之间的融合，如此，有利于使包括所述铜复合材料的铜导电浆料烧结后得到铜膜致密且具有优异的抗氧化能力和导电性；再一方面，所述铜胺络合物的还原温度较低，可低至150℃，如此，可以有效降低包括所述铜复合材料的铜导电浆料的烧结温度，扩大铜导电浆料的使用范围。此外，由于所述铜复合材料中的羧酸根和铜胺络合物可以有效地避免铜颗粒被氧化，如此，可以使包括所述铜复合材料的铜导电浆料在氮气气氛或者空气气氛中直接烧结即可，而不需要在还原气氛中烧结，简化烧结制程，节约成本。

技术特征：

1.一种铜复合材料，其特征在于：所述铜复合材料包括铜胺络合物以及分散在所述铜胺络合物中的羧酸根修饰的铜颗粒。

2.如权利要求1所述的铜复合材料，其特征在于：所述铜复合材料中，所述羧酸根修饰的铜颗粒与所述铜胺络合物的摩尔比为(0.1～10):1。

3.如权利要求1所述的铜复合材料，其特征在于：

4.如权利要求1所述的铜复合材料，其特征在于：所述铜胺络合物主要由铜盐和有机胺通过络合反应生成。

5.如权利要求4所述的铜复合材料，其特征在于：

6.如权利要求5所述的铜复合材料，其特征在于：

7.一种铜复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的铜复合材料的制备方法，其特征在于：

9.一种铜导电浆料，其特征在于：所述铜导电浆料包括权利要求1～6任一项所述的铜复合材料，或者，所述铜导电浆料包括由权利要求7～8任一项所述的制备方法制得的铜复合材料。

10.一种铜膜，其特征在于：所述铜膜由权利要求9所述的铜导电浆料经成膜烧结后制备得到。

11.如权利要求10所述的铜膜，其特征在于：

技术总结
本申请公开了一种铜复合材料及其制备方法、铜导电浆料和铜膜，所述铜复合材料包括铜胺络合物以及分散在所述铜胺络合物中的羧酸根修饰的铜颗粒。本申请所述的铜复合材料具有较高的抗氧化能力，如此，可以使所述铜颗粒在较大粒径的情况下仍可以在较低的温度下具有较好的烧结性能，如此，可以使由包括所述铜复合材料的铜导电浆料烧结后得到的铜膜具有优异的抗氧化能力和导电性。

技术研发人员：吴炳辉,夏芬,郑南峰
受保护的技术使用者：嘉庚创新实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13