[发明专利]一种复合纳米导电填料及其制备与应用

说明书

本发明属于导电材料技术领域，具体公开了一种新型复合纳米导电填料及其制备与应用。所述复合纳米导电填料为纳米银颗粒与多孔石墨碳形成的纳米银复合材料，为多孔泡沫状结构；所述导电填料是将葡萄糖、氧化银粉末和氮源按顺序物理研磨混合后、在高温熔融状态下煅烧制得。本发明制备的纳米银复合材料分散性好，稳定性高，导电性能优异，可替代常规的导电填料银粉，与特定树脂、固化剂和助剂等按比例调配制成导电银胶，能有效提高导电银胶内部的电子移动速率，降低电阻率，进而提升导电银胶的导电效果。本发明为传感器、电子器件和电路板转接焊接等领域提供一种性能优异的新型导电材料。

技术领域

本发明涉及导电材料技术领域，特别是涉及一种复合纳米导电填料及其制备与应用。

背景技术

作为传统锡铅焊料的替代品，导电银胶被广泛的应用到IC封装、LED封装和MEMS传感器封装等电子工业中。导电银胶具有诸多优点：(1)绿色环保，不含铅等对人体和环境有害的物质，而且使用工艺简单，无需预清洗和焊后清洗，无二次污染；(2)工艺条件温和，无需锡铅焊膏200℃以上的焊接温度，只需80℃～180℃就能完成导电银胶的固化。对于热敏器件来说，导电银胶可以将热应力和热损伤降到最小；(3)线分辨率高，与锡铅焊膏381μm～635μm线间相比，导电银胶100μm以下的线分辨率更适合精细间距制造，更能满足当代电子器件小型化、集成化、功能化的趋势。(4)操作工艺简单，无需锡铅焊膏工艺中的预烘烤和回流焊等步骤，工艺简单方便，大大减少了企业的生产成本，提高了产品竞争力。

导电银胶主要由基础树脂、固化剂以及导电填料等混合组成，属于热固化或光固化后能产生一定的导电、导热、力学性能的电子胶黏剂，通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起，形成导电通路，实现被粘材料的导电连接。导电银胶工艺简单，易于操作，可提高生产效率，避免了锡铅焊料中重金属铅引起的环境污染。

然而，目前导电银胶普遍存在体积电阻率偏高、导热系数偏低和耐热性能较差等缺点。现有的导电银胶主要通过改变产品配料及其制备方法来提高导电性、张力和粘结性能等，，如导电填料的制备和改性。

针对上述导电银胶存在的问题现状，本发明提供一种可用于导电银胶的纳米复合材料及其制备方法，能够在现有技术的基础上，进一步提高导电银胶的综合导电性能和稳定性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合纳米导电填料及其制备与应用，用于解决现有技术中的导电银胶导电性能和稳定性较差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种复合纳米导电填料，所述复合纳米导电填料为纳米银颗粒与多孔石墨碳形成的纳米银复合材料，为多孔泡沫状结构。

进一步，所述纳米银颗粒是在高温下氮源还原氧化银粉末而成，所述多孔石墨碳由葡萄糖在高温、惰性气体保护环境下煅烧碳化形成。

进一步，所述复合纳米导电填料是将葡萄糖、氧化银粉末和氮源按顺序物理研磨混合后、在高温熔融状态下煅烧制得。

进一步，所述氧化银粉末的制备方法为：在搅拌状态下，将碳酸钠溶液滴加至硝酸银溶液中，生成碳酸银沉淀，过滤收集并清洗沉淀，最后烘干得到氧化银粉末。

可选地，所述硝酸银溶液和碳酸钠溶液的摩尔用量比为0.8-1∶1，优选为1∶1。加入过量的碳酸钠能使银完全以碳酸银的形式沉淀析出，碳酸银不稳定，加热会分解生成氧化银。

可选地，过滤收集氧化银沉淀时使用的是水系无机滤膜。

进一步，所述葡萄糖在高温、惰性气体保护环境下煅烧碳化形成多孔石墨碳的煅烧温度为700℃及以上。石墨碳的导电性能优于无序碳，将煅烧温度选择在700℃及以上，能确保在惰性气体保护条件下石墨碳的形成。

进一步，所述氮源为无机铵盐或有机胺。