导电银浆作为关键电子功能材料，因其优异的导电性、导热性、良好的化学稳定性以及焊接性，被广泛应用于现代电子产业的各个领域。不过，传统的中高温固化型导电银浆通常需要在500℃以上的较高温度下进行固化烧结以实现良好的导电通道，这一过程严重限制了基材的选择范围，许多性能优异的柔性基材（如PET、PC、PEN、PI、纸张、热塑性弹性体等）无法承受高温，低而温固化型导电银浆既能实现良好导电性、附着力和机械性能，又能在较低温度（通常<300℃，甚至更低）下完成固化，在此场景下得到了广泛应用。本篇文章我们一起聚焦低温固化型导电银浆的导电机理，看看如何它的使用性能受到哪些制备因素的影响。

（来源：网络）

一、低温固化银浆的导电机理

低温固化导电银浆主要由银粉、树脂粘接相、溶剂及其他助剂组成，其中，银粉作为导电相，负责提供导电通路，而树脂作为粘接相则是实现低温固化的关键所在，溶剂用于调节浆料粘度，确保印刷/涂布性能和储存稳定性......这些组分直接影响着低温固化后形成的导电网络的连通性、完整性和接触阻抗，从而决定最终导电性。

低温固化导电银浆的组成（来源：参考文献1）

目前，导电银浆广泛被认可的三种导电机理为：

1、渗流理论：当银粉含量较多时，其在浆料干燥和树脂初步交联过程中紧密堆叠接触，形成直接的物理连接路径。

2、隧道效应：对于粒子间距接近或小于纳米尺度，但又未完全物理接触的极小间隙点，电子可以通过量子隧道效应跃迁而导电。

3、场致发射： 在高电场下，导电粒子间会存在强电场，此时电子可以克服原子核的吸引力，从导电颗粒表面发射进入介质，从而形成导电通路。

银浆固化前后的导电银颗粒排列

在这三个机理中，以渗流作用为主导的导电网络产生的电阻率最低，隧道效应其次，场致发射作用则最不稳定。而与高温烧结银浆形成明显差异的是，低温银浆一般还不发生显著颗粒熔融颈接（烧结） ，其初始电阻率通常高于高温烧结银浆，因此，低温固化导电银浆的核心挑战在于如何在低温固化的过程中，尽可能形成由银粉直接物理接触形成的连通导电网络。

二、低温固化银浆性能的影响因素

低温固化导电银浆的性能发挥并非单纯依靠银粉本身的电导率，配方设计及体系中各组分的选择都会影响其性能的发挥：

1、银粉的搭配

银粉的不同形貌和粒径均对导电银浆有着极其重要的影响：

从形貌上来说，银粉有片状、球形、絮状、枝晶状和线状等，其中片状银粉因其大的径厚比和扁平结构，更容易在膜结构中以线接触或者面接触的方式形成重叠和搭接，从而更易在较低银含量下获得较低的初始体积电阻率，但存在不易分散的问题。而球形/类球形银粉填充性好，能够在基体中实现大量填充，提高导电相，但在未烧结时接触点相对较少，电阻通常较高。因此，可将不同形貌的银粉复配，如大粒径树枝状银粉与纳米球状银粉混合、片状银粉与纳米球粉混合，来增大银粉间接触面积，降低接触电阻的同时，使得导电网络的结构更加紧密，最终提高银浆的导电性能。

球状银粉（来源：网络）和片状银粉（来源：参考文献3）

从粒径上来说，银粉粒径过大，丝网印刷过程中很难通过网板孔，影响银膜致密性；粒径过小，银粒子又易团聚，导电能力下降。因此，在实际生产过程中，单一粒度银粉的使用往往也满足不了人们对银浆高导电性能的要求，而是需要经过合理的级配。合理的级配除了能够有效填充各级银粉颗粒间的孔隙外，且据研究发现，当采用微米级和亚微米级银粉作为导电骨架，并添加一定量的10nm左右纳米银粉时，纳米银粉巨大的比表面积和极小的表面曲率半径还能使其在150~200°C就发生熔化、流动并聚集，从而在银膜中构筑连续的优异导电通路。

2、有机树脂的选择

有机树脂在银浆中起到紧密连接相邻银粉、银粉与基材的作用，因此树脂本身必须实现低温有效固化外，同时还需具备良好的成膜性、柔韧性、对各种基材的附着力以及对银粉的润湿性和包裹保护能力。目前，应用于低温固化型导电银浆的高分子树脂一般包含环氧树脂、氯醋树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂等。

（1）环氧树脂：

环氧树脂在低温固化银浆中目前应用较多，其使用时必须加入固化剂，通过与环氧树脂的环氧基等反应，变成网状结构的大分子，成为不溶且不熔的热固性成品。因此，其优点是可通过选择不同的固化剂可以在相当宽的温度范围内固化，且经固化后有许多突出的优异性能，如对各种材料特别是对金属的黏着力很强、有很强的耐化学腐蚀性、力学强度很高、电绝缘性好、耐腐蚀等。

（2）聚氨酯：

聚氨酯中含有大量的氨基甲酸酯基、脲基等极性基团，能够有效吸附银粉，控制银粉团聚，因此电阻率较低，但也因较大的极性导致所制备的银浆涂层与PET等基材的附着力相对差一些，同时聚氨酯树脂分子量相对于其他树脂较小，当制浆过程中随着剪切力的增大或成品经过多次弯折时，分子链的取向容易发生变化，使黏度变小，导致银粉之间黏结能力下降而发生断线等，从而失去导电能力。

（3）氯醋树脂、丙烯酸树脂等

这类树脂虽然含有极性基团较少，但分子为直链状，固化时体积收缩率较大，可以缩短银粉间距，因此所制备的银浆方阻也较低。

需要注意的是，除了有机树脂的种类，同种树脂的分子量大小也会对导电性能产生影响，分子量越大，与银粉吸附的位点就越多，也就能够吸附更多的银粉，银粉间的“粘接桥梁”也就越多，有利于良好导电通路的形成和实现高电导性。但是分子量过大会使得完全析出的高分子链段体积过大，对银粉的聚拢产生阻碍效应，电阻增加，导电性能下降。因此，选择分子量适中的树脂对于银浆导电膜层的导电性能提高有良好的改善作用

3、溶剂的选择

在低温固化银浆中，常用松油醇、乙二醇乙醚、乙二醇、乙酸酯、二元酸酯混合物（DBE）和碳酸二乙酯等对树脂有很好的溶解性的溶剂，用于均匀分散银浆，不过，这些溶剂具有不同的挥发度，影响着导电浆料固化时的干燥速度，从而影响最终使用性能，比如采用碳酸二乙酯等挥发度较大的溶剂，烧结后的导电膜层会有更多的气泡，使得导电膜层表面更粗糙，从而降低银浆的稳定性。相反如果采用二元酸酯混合物(DBE)、松油醇等挥发度较高的溶剂，则银浆固化需要更多的时间，导电膜层中易剩余残留的溶剂成分，膜层边缘变得粗糙，可能会导致形成更多的孔隙，导致电导率更差。因此，往往可通过混合不同挥发度的溶剂来制备具有层次挥发度的有机载体，使银浆拥有更优异的导电性能并便于储存。

此外，溶剂含量也会对导电性能产生重要的影响，溶剂含量太大，会导致丝网印刷后的导电膜层中的银粉间距太远，难以形成致密导电膜层，导电性能差或甚至不导电。溶剂含量太少，树脂难以润湿银粉，导致浆料黏稠难以通过丝网印刷，印刷性能差。

4、助剂的添加

除上述所列银粉、树脂、溶剂等银浆主要成分外，人们为了保证低温固化导电银浆的黏度、流变性及印刷性，往往会加入一些触变剂、流平剂及增稠剂等助剂来改善其性能。

小结

低温固化导电银浆作为支撑柔性电子、印刷电子、生物医疗电子等前沿领域快速崛起的关键材料，发展前景十分广阔。然而，要实现其规模化广泛应用，仍需攻克银粉成本高、性能瓶颈突出以及应用适配性不足这三大核心问题。 目前，为了在较低固化温度下获得兼具高导电性、强附着力与优异机械稳定性的导电线路，核心任务在于对导电银粉、低温树脂、溶剂及各类助剂等配方组分及其相互作用体系进行精心的设计与优化。因此，持续的原材料创新、制造工艺优化以及产业链协同研发，将是推动低温固化银浆突破瓶颈、持续发展的关键动力。

参考文献：

1、苗祥森,孙莹,张雪勤.低温固化导电银浆体系研究进展[J].中国胶粘剂.

2、位野,苏晓磊,袁晓云,等.树脂种类对低温固化导电银浆性能的影响[J].纺织高校基础科学学报.

3、张逸翾.高性能银粉在低温/光伏银浆领域的应用研究[D].天津理工大学.

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