【摘要】：作為導(dǎo)電性僅次于銀的金屬,價格低廉的納米銅一直是導(dǎo)電油墨領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是納米銅顆粒由于自身的性質(zhì)十分活潑,其在空氣中極易氧化,而在表面形成氧化銅、氧化亞銅等氧化物(CuO_x)。一方面,因?yàn)檠趸~(CuO)的熔點(diǎn)(1330℃),氧化亞銅(Cu2O)的熔點(diǎn)(1235℃)都高于銅的熔點(diǎn)(1083°C),這些氧化物的存在,將影響導(dǎo)電油墨燒結(jié)時所需要的溫度;另一方面,氧化銅的電阻率(5.1×107μ?·cm)是塊體銅單質(zhì)的電阻率(1.72μ?·cm)的3千萬倍,會極大的降低印制圖案的導(dǎo)電性,或是需要復(fù)雜的燒結(jié)方法,限制了納米銅導(dǎo)電油墨的應(yīng)用。因此如何提高納米銅顆粒的抗氧化性,一直是該領(lǐng)域的難題。本課題通過兩步法成功制備出納米Cu@Sn顆粒。研究了在以CTAB為表面活性劑、PVP為分散劑的二乙二醇體系中制備納米銅顆粒的方法。通過改變CTAB表面活性劑、PVP分散劑的加入量得到制備納米銅顆粒的最佳參數(shù),制得的納米銅顆粒尺寸約為50 nm。以制得的納米銅顆粒為原料通過置換反應(yīng)的方法制備納米Cu@Sn顆粒。通過絡(luò)合劑的作用,使Cu置換出比其活潑的Sn2+。通過研究絡(luò)合劑濃度、反應(yīng)溫度、干燥方式、反應(yīng)物濃度等因素對制備納米Cu@Sn顆粒的影響,得到最佳的制備參數(shù),并通過透射電子顯微鏡表征確認(rèn)了納米Cu@Sn顆粒為Cu-Cu6Sn5-Sn三層形式的核殼結(jié)構(gòu)顆粒,殼層厚度為2-4 nm。熱重分析結(jié)果顯示,納米Cu@Sn顆粒的氧化溫度比納米銅顆粒高120℃,抗氧化性大大提升。以自制的表面吸附有少量分散劑的納米Cu@Sn顆粒為導(dǎo)電填料,通過超聲的方法將其分散在由乙醇、乙二醇、丙三醇以體積比50:40:10的混合溶劑中,制備出納米Cu@Sn顆粒含量為20 wt%的納米Cu@Sn導(dǎo)電油墨。通過對燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間的研究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)燒結(jié)溫度為260℃,燒結(jié)時間為60 min時,印制圖案的電阻率最低,為1.48×10~(-6)Ω·m,符合印制電子對圖案導(dǎo)電性的要求。通過小燈泡測試,確認(rèn)印制圖案的導(dǎo)電性。課題初步研究了納米Cu@Sn顆粒與銅片的連接。采用預(yù)制片的方法,當(dāng)回流溫度為250℃,回流時間為30 min時,焊縫組織均勻,剪切強(qiáng)度為11.24 MPa,符合高溫功率器件芯片粘貼的強(qiáng)度要求。
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【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2334459