聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆及其制备方法与流程

1.本发明涉及电子元器件封装用导电浆料技术领域，具体是聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆。


背景技术：

2.随着科技的进步和电子产品性能的不断提升，电子元器件正朝着小型化、低esr、低阻抗、高可靠性的方向发展。传统的以二氧化锰为阴极材料的片式钽电解电容器已无法满足要求，以导电聚合物为阴极材料的片式钽电解电容器具有esr低、频率特性好的优点，但目前国产聚合物片式钽电容无法将esr值降低至10mω以下。
3.聚合物片式钽电容的esr值主要来源于石墨层和银浆层间的界面电阻，通常在银浆后和塑封后钽电容产品的esr值变化较大，从而对导电银浆层提出了一定的挑战。
4.首先，大多数的导电浆料，采用常规的片式或微米级球形银粉为导电填料，利用银粉的流动性达到在浸渍时提高芯块表面银浆的流平性和降低银浆层厚度，从而达到降低芯块在银浆后esr值的效果。然而，芯块在静置时，银浆中片式或微米球形粉的流动性会使边角包裹性变差，易露出内部的石墨层。在塑封过程中，芯块边角难以抵抗塑封力，芯块内部聚合物层甚至介质层易遭到机械破坏，从而导致芯块在塑封后esr明显上升，严重影响聚合物片式钽电容器的可靠性。
5.其次，为了改善导电银浆层对芯块内部石墨层的粘接力，更好地抵抗塑封力，很多银浆中采用硬度较高的热塑型有机树脂体系，同时，为降低产品成本，市面上的银浆整体固含量较低，银浆在固化时发生较大的体收缩，产生的应力使内部聚合物层断裂；此外，较硬的银浆层因不具备柔韧性和弹性，在热应力和塑封力的作用下，在塑封过程中极易发生断裂现象，这会大幅度降低聚合物片式钽电容器的电性能。
6.因此有必要对现有技术作出改进，以解决现有技术中存在的缺陷。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是提供聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，以解决现有技术中存在的缺陷。
8.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
9.可降低聚合物片式钽电容器阻抗的导电浆料，按质量份计，由40-80份银粉、3-10份柔性树脂、20-60份溶剂、0-5份偶联剂、0-5份分散剂和0-5份抗沉降剂组成。
10.作为优选，所述的银粉由片式雪花状银粉和球形亚微米银粉组成。
11.作为优选，所述的片式雪花状银粉厚度为50-150nm，直径为4-6μm。
12.作为优选，所述的球形亚微米银粉粒径为400-800nm。
13.作为优选，所述的片式雪花状银粉和球形亚微米银粉的比例为(48-75):(25-52)。
14.作为优选，所述的柔性树脂选自聚醚改性环氧树脂、聚酯弹性体、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯树脂中的一种或多种混合物。
15.作为优选，所述的柔性树脂优选聚酯弹性体。
16.作为优选，所述的溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或多种混合物。
17.作为优选，所述的偶联剂为氨基硅烷、乙烯基硅烷、异氰酸基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或多种混合物。
18.作为优选，所述的分散剂为支化结构的聚酯、含酸性基团的共聚物、不饱和多元羧酸聚合物、含环氧基团的接枝共聚物、丙烯酸接枝共聚物中的一种或多种混合物。
19.作为优选，所述的防沉剂包括气硅、有机膨润土、改性脲化合物中的一种或多种混合物。
20.作为优选，所述的银浆应用于聚合物片式钽电容阴极材料引出层。
21.作为优选，所述银浆可以实现对聚合物片式固体钽电解电容器芯块表面边角的全面包裹性，对芯块石墨层的附着力为5b，银浆固化后聚合物钽电容产品的esr值变化量小于4mω。
22.作为优选，所述银浆具有优异的抗冲击强度，在塑封后聚合物钽电容产品的esr值变化量小于1mω。
23.本发明还提供一种聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆的制备方法,包括如下步骤：
24.1)、取3-10份质量份的柔性树脂，溶解于20-60质量份的高沸点溶剂中，密封加热至70℃直至柔性树脂完全溶解；
25.2)、添加0-5份抗沉降剂和0-5份分散剂，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
26.3)、添加40-80份质量份的银粉和0-5质量份的偶联剂，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
27.4)、把上述步骤3获得的产物用三辊机分散研磨5遍，分散过程中温度控制在40℃以下；
28.5)、把分散好的银浆放入行星搅拌机中真空搅拌并脱泡2min即可；
29.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
30.通过在银浆中添加片式雪花状银粉来提高导电银浆的触变性和包裹性，添加部分球形亚微米银粉以改善导电银浆的流动性，使银浆在浸渍过程中芯块表面银浆易流平，浸渍提出后银浆在芯块表面不易流动；利用片式雪花状银粉的包裹性和球形亚微米银粉的流动性，保证银浆对芯块边角的全面包裹性和表面平整性，达到芯块表面银浆的均一性和阴极材料的完整性；同时也避免在后期塑封过程中的冲击力对电容器芯块内部结构(石墨层或聚合物层)造成损伤或破坏，从而达到降低聚合物片式钽电容esr值的效果。
31.采用的聚酯弹性体树脂，区别于其他功能性有机树脂，该树脂在低体积电阻率的条件下可以有效地改善银浆层与石墨层的粘接力，从而达到降低聚合物片式固体钽电解电容器的等效串联电阻的效果；此外，基于聚酯弹性体的自身特点，可以有效地缓冲塑封时产生的热应力和机械应力，避免在塑封过程中银浆层遭到破坏，同时对电容器内部结构可以起到一定的保护作用。
附图说明
32.图1为本发明实施例1导电银浆对芯块的包裹性展示图；
33.图2为本发明实施例2导电银浆对芯块的包裹性展示图；
34.图3为本发明实施例3导电银浆对芯块的包裹性展示图；
35.图4为本发明对比例1导电银浆对芯块的包裹性展示图；
36.图5为本发明对比例2导电银浆对芯块的包裹性展示图；
具体实施方式
37.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
38.鉴于目前电子胶粘剂的无卤要求，采用了结构上不含卤素的聚酯弹性体树脂做为导电胶的粘结剂，溶解于溶剂中，加入片式雪花状银粉和球形亚微米银粉作为导电金属填料，基于产品的使用环境要求，添加适当的偶联剂以改善产品的耐湿热性，同时添加含有支化结构的聚酯分散剂以改善银粉的分散性，以及添加聚脲改性化合物防沉剂改善银浆在使用过程中银粉的沉降性。
39.为了更好地说明本发明，便于理解本发明的目的、优点和技术方案，以下结合具体实施例，对本发明做进一步的详细说明。
40.实施例1：
41.1、称取10g日本尤尼卡的elitel ue3223聚酯弹性体，溶解于60g天音化工的丙二醇甲醚醋酸酯中，密封加热至70℃直至elitel ue3223完全溶解；
42.2、添加3g毕克化学的抗沉降剂byk405和3g毕克化学的分散剂byk2152，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
43.3、添加55g片式雪花状银粉、25g球形亚微米银粉和5g的3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
44.4、把上述步骤3获得的产物用三辊机分散研磨5遍，分散过程中温度控制在40℃以下；
45.5、把分散好的银浆放入行星搅拌机中真空搅拌并脱泡2min即可；
46.实施例2：
47.1、称取10g日本尤尼卡的elitel ue341s聚酯弹性体，溶解于60g天音化工的丙二醇甲醚醋酸酯中，密封加热至70℃直至elitel ue341s完全溶解；
48.2、添加4.5g毕克化学的抗沉降剂byk405和4.5g毕克化学的分散剂byk2152，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
49.3、添加42g片式雪花状银粉、38g球形亚微米银粉和4.5g的3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
50.4、把上述步骤3获得的产物用三辊机分散研磨5遍，分散过程中温度控制在40℃以下；
51.5、把分散好的银浆放入行星搅拌机中真空搅拌并脱泡2min即可；
52.实施例3：
53.1、称取10g日本尤尼卡的elitel ue3223聚酯弹性体，溶解于60g天音化工的丙二
醇甲醚醋酸酯中，密封加热至70℃直至elitel ue3223完全溶解；
54.2、添加4.8g毕克化学的抗沉降剂byk405和2.4g毕克化学的分散剂byk2152，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
55.3、添加51g片式雪花状银粉、27g球形亚微米银粉和5g的3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
56.4、把上述步骤3获得的产物用三辊机分散研磨5遍，分散过程中温度控制在40℃以下；
57.5、把分散好的银浆放入行星搅拌机中真空搅拌并脱泡2min即可；
58.对比例1：
59.1、称取10g日本尤尼卡的elitel ue3223聚酯弹性体，溶解于60g天音化工的丙二醇甲醚醋酸酯中，密封加热至70℃直至elitel ue3223完全溶解；
60.2、添加3g毕克化学的抗沉降剂byk405和3g毕克化学的分散剂byk2152，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
61.3、添加79g片式雪花状银粉和5g的3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
62.4、把上述步骤3获得的产物用三辊机分散研磨5遍，分散过程中温度控制在40℃以下；
63.5、把分散好的银浆放入行星搅拌机中真空搅拌并脱泡2min即可；
64.对比例2：
65.1、称取10g德固赛zk6hf柔性树脂，溶解于60g天音化工的丙二醇甲醚醋酸酯中，密封加热至70℃直至zk6hf完全溶解；
66.2、添加0.8g毕克化学的抗沉降剂byk405和0.8g毕克化学的分散剂byk2152，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
67.3、添加60g片式雪花状银粉、20g球形亚微米银粉和5g的3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；
68.4、把上述步骤3获得的产物用三辊机分散研磨5遍，分散过程中温度控制在40℃以下；
69.5、把分散好的银浆放入行星搅拌机中真空搅拌并脱泡2min即可；
70.对以上实施例和对比例中制备的银胶，进行性能测试：
71.(1)附着力：把银浆涂布在石墨板上，厚度30μm，然后放入160℃烘箱烘烤20min，最后采用百格法在室温下进行附着力测试；各实施例和对比例导电银浆附着力测试结果如表1所示。
72.(2)包裹性测试：将制备好的导电银浆倒入浸渍槽中，将聚合物钽电容芯块(芯块型号为2.5v100μf，h壳)以2mm/s的速度下降至银浆中，银浆液面与芯块上表面齐平；将浸渍好的芯块以1mm/s的速度提出，并静置至芯块表面的银浆晾干；将表面银浆晾干的聚合物钽电容芯块放入烘箱中烘烤20min@160℃；将烘烤后的芯块取出并冷却至室温，在显微镜下观察银浆对芯块的包裹性；各实施例和对比例导电银浆对芯块的包裹性如图1-图5所示。
73.(3)esr值测试：采用安捷伦数字电桥e4980a测试100khz下聚合物片式钽电容芯块的esr值。各实施例和对比例导电银浆esr测试结果如表2所示。
74.(4)塑封后esr值测试：采用某进口银膏为引出粘接剂，采用环氧模塑料对固化后聚合物钽电容芯组进行塑封；待聚合物钽电容冷却至室温后，采用安捷伦数字电桥e4980a测试100khz下的esr值。各实施例和对比例导电银浆塑封后esr测试结果如表3所示。
[0075] 实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2附着力5b5b5b5b3b
[0076]
表1
[0077][0078]
表2
[0079][0080]
表3
[0081]
与实施例1-3相比，对比例1没有添加球形亚微米银粉，导电银浆触变高，流动性差，钽电容芯块表面银浆不平整，且银浆层较厚，导致附着力变差，esr值增大；对比例2采用刚性较大的普通热塑型树脂制备导电银浆，由于固化时产生较大的收缩导致包裹性较差，使得在银浆后芯块的esr显示出接近石墨后的假性数值，且产品在塑封后esr值大幅增加，呈不可控趋势。
[0082]
本发明中，鉴于目前电子胶粘剂的无卤要求，采用了结构上不含卤素的聚酯弹性体树脂做为导电胶的粘结剂，溶解于溶剂中，加入片式雪花状银粉和球形亚微米银粉作为导电金属填料，基于产品的使用环境要求，添加适当的偶联剂以改善产品的耐湿热性，同时添加含有支化结构的聚酯分散剂以改善银粉的分散性，以及添加聚脲改性化合物防沉剂改善银浆在使用过程中银粉的沉降性。制成的导电银浆可以实现对聚合物片式钽电容器芯块表面边角的全面包裹性，对芯块石墨层的附着力为5b，银浆固化后钽电容芯块的等效串联电阻(esr)值变化量小于4mω，且该银浆层的抗冲击强度优异，在塑封后聚合物片式钽电容产品的等效串联电阻(esr)值变化量小于1mω。
[0083]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于：按质量份计，所述导电银浆由40-80份银粉、3-10份柔性树脂、20-60份高沸点溶剂、0-5份偶联剂、0-5份分散剂和0-5份抗沉降剂组成。2.根据权利要求1所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于：所述的银粉由片式雪花状银粉和球形亚微米银粉组成。3.根据权利要求2所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于：所述的片式雪花状银粉厚度为50-150nm，直径为4-6μm。4.根据权利要求2所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于：所述球形亚微米银粉粒径为400-800nm。5.根据权利要求2所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于：所述的片式雪花状银粉和球形亚微米银粉的比例为(48-75):(25-52)。6.根据权利要求1所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于:所述的柔性树脂为聚醚改性环氧树脂、聚酯弹性体、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯树脂中的一种或多种混合物。7.根据权利要求6所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于：所述的柔性树脂为聚酯弹性体。8.根据权利要求1所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于：所述的高沸点溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或多种混合物。9.根据权利要求1所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于：所述的偶联剂为氨基硅烷、乙烯基硅烷、异氰酸基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或多种混合物。10.根据权利要求1所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于所述的分散剂为支化结构的聚酯、含酸性基团的共聚物、不饱和多元羧酸聚合物、含环氧基团的接枝共聚物、丙烯酸接枝共聚物中的一种或多种混合物。11.根据权利要求1所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，所述抗沉降剂包括气硅、有机膨润土、改性脲化合物中的一种或多种混合物。12.根据权利要求1所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于：所述银浆应用于聚合物片式钽电容阴极材料引出层。13.根据权利要求1所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于：所述银浆可以实现对聚合物片式钽电容器芯块表面边角的全面包裹性，对芯块石墨层的附着力为5b，银浆固化后聚合物钽电容产品的esr值变化量小于4mω。14.根据权利要求1所述的聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆，其特征在于：所述银浆在塑封后聚合物片式钽电容产品的esr值变化量小于1mω。15.聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)、取3-10份质量份的柔性树脂，溶解于20-60质量份的高沸点溶剂中，密封加热至70℃直至柔性树脂完全溶解；2)、添加0-5份抗沉降剂和0-5份分散剂，采用自转公转搅拌机以2000rpm搅拌2min；3)、添加40-80份质量份的银粉和0-5质量份的偶联剂，采用自转公转搅拌机以2000rpm
搅拌2min；4)、把上述步骤3获得的产物用三辊机分散研磨5遍，分散过程中温度控制在40℃以下；5)、把分散好的银浆放入行星搅拌机中真空搅拌并脱泡2min即可。

技术总结
本发明涉及聚合物片式钽电容用低阻抗导电银浆及其制备方法，该导电银浆包括40-80份银粉、3-10份柔性树脂、20-60份高沸点溶剂、0-5份偶联剂、0-5份分散剂和0-5份抗沉降剂组成。所述银粉由片式雪花状银粉和球形亚微米银粉组成；所述片式雪花状银粉厚度为50-150nm，直径为4-6μm；所述球形亚微米银粉粒径为400-800nm；所述片式雪花状银粉和球形亚微米银粉的比例为(48-75):(25-52)。本导电银浆可以实现对聚合物片式钽电容器芯块表面边角的全面包裹性，对芯块石墨层的附着力为5B，银浆固化后钽电容芯块的等效串联电阻(ESR)值变化量小于4mΩ，且该银浆层的抗冲击强度优异，在塑封后聚合物片式钽电容产品的等效串联电阻(ESR)值变化量小于1mΩ。值变化量小于1mΩ。值变化量小于1mΩ。


技术研发人员：刘雨 张建平
受保护的技术使用者：上海腾烁电子材料有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/5/25