導電銀漿作為關鍵電子功能材料，因其優異的導電性、導熱性、良好的化學穩定性以及焊接性，被廣泛應用于現代電子產業的各個領域。不過，傳統的中高溫固化型導電銀漿通常需要在500℃以上的較高溫度下進行固化燒結以實現良好的導電通道，這一過程嚴重限制了基材的選擇范圍，許多性能優異的柔性基材（如PET、PC、PEN、PI、紙張、熱塑性彈性體等）無法承受高溫，低而溫固化型導電銀漿既能實現良好導電性、附著力和機械性能，又能在較低溫度（通常<300℃，甚至更低）下完成固化，在此場景下得到了廣泛應用。本篇文章我們一起聚焦低溫固化型導電銀漿的導電機理，看看如何它的使用性能受到哪些制備因素的影響。

（來源：網絡）

一、低溫固化銀漿的導電機理

低溫固化導電銀漿主要由銀粉、樹脂粘接相、溶劑及其他助劑組成，其中，銀粉作為導電相，負責提供導電通路，而樹脂作為粘接相則是實現低溫固化的關鍵所在，溶劑用于調節漿料粘度，確保印刷/涂布性能和儲存穩定性......這些組分直接影響著低溫固化后形成的導電網絡的連通性、完整性和接觸阻抗，從而決定最終導電性。

低溫固化導電銀漿的組成（來源：參考文獻1）

目前，導電銀漿廣泛被認可的三種導電機理為：

1、滲流理論：當銀粉含量較多時，其在漿料干燥和樹脂初步交聯過程中緊密堆疊接觸，形成直接的物理連接路徑。

2、隧道效應：對于粒子間距接近或小于納米尺度，但又未完全物理接觸的極小間隙點，電子可以通過量子隧道效應躍遷而導電。

3、場致發射： 在高電場下，導電粒子間會存在強電場，此時電子可以克服原子核的吸引力，從導電顆粒表面發射進入介質，從而形成導電通路。

銀漿固化前后的導電銀顆粒排列

在這三個機理中，以滲流作用為主導的導電網絡產生的電阻率最低，隧道效應其次，場致發射作用則最不穩定。而與高溫燒結銀漿形成明顯差異的是，低溫銀漿一般還不發生顯著顆粒熔融頸接（燒結） ，其初始電阻率通常高于高溫燒結銀漿，因此，低溫固化導電銀漿的核心挑戰在于如何在低溫固化的過程中，盡可能形成由銀粉直接物理接觸形成的連通導電網絡。

二、低溫固化銀漿性能的影響因素

低溫固化導電銀漿的性能發揮并非單純依靠銀粉本身的電導率，配方設計及體系中各組分的選擇都會影響其性能的發揮：

1、銀粉的搭配

銀粉的不同形貌和粒徑均對導電銀漿有著極其重要的影響：

從形貌上來說，銀粉有片狀、球形、絮狀、枝晶狀和線狀等，其中片狀銀粉因其大的徑厚比和扁平結構，更容易在膜結構中以線接觸或者面接觸的方式形成重疊和搭接，從而更易在較低銀含量下獲得較低的初始體積電阻率，但存在不易分散的問題。而球形/類球形銀粉填充性好，能夠在基體中實現大量填充，提高導電相，但在未燒結時接觸點相對較少，電阻通常較高。因此，可將不同形貌的銀粉復配，如大粒徑樹枝狀銀粉與納米球狀銀粉混合、片狀銀粉與納米球粉混合，來增大銀粉間接觸面積，降低接觸電阻的同時，使得導電網絡的結構更加緊密，最終提高銀漿的導電性能。

球狀銀粉（來源：網絡）和片狀銀粉（來源：參考文獻3）

從粒徑上來說，銀粉粒徑過大，絲網印刷過程中很難通過網板孔，影響銀膜致密性；粒徑過小，銀粒子又易團聚，導電能力下降。因此，在實際生產過程中，單一粒度銀粉的使用往往也滿足不了人們對銀漿高導電性能的要求，而是需要經過合理的級配。合理的級配除了能夠有效填充各級銀粉顆粒間的孔隙外，且據研究發現，當采用微米級和亞微米級銀粉作為導電骨架，并添加一定量的10nm左右納米銀粉時，納米銀粉巨大的比表面積和極小的表面曲率半徑還能使其在150~200°C就發生熔化、流動并聚集，從而在銀膜中構筑連續的優異導電通路。

2、有機樹脂的選擇

有機樹脂在銀漿中起到緊密連接相鄰銀粉、銀粉與基材的作用，因此樹脂本身必須實現低溫有效固化外，同時還需具備良好的成膜性、柔韌性、對各種基材的附著力以及對銀粉的潤濕性和包裹保護能力。目前，應用于低溫固化型導電銀漿的高分子樹脂一般包含環氧樹脂、氯醋樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂等。

（1）環氧樹脂：

環氧樹脂在低溫固化銀漿中目前應用較多，其使用時必須加入固化劑，通過與環氧樹脂的環氧基等反應，變成網狀結構的大分子，成為不溶且不熔的熱固性成品。因此，其優點是可通過選擇不同的固化劑可以在相當寬的溫度范圍內固化，且經固化后有許多突出的優異性能，如對各種材料特別是對金屬的黏著力很強、有很強的耐化學腐蝕性、力學強度很高、電絕緣性好、耐腐蝕等。

（2）聚氨酯：

聚氨酯中含有大量的氨基甲酸酯基、脲基等極性基團，能夠有效吸附銀粉，控制銀粉團聚，因此電阻率較低，但也因較大的極性導致所制備的銀漿涂層與PET等基材的附著力相對差一些，同時聚氨酯樹脂分子量相對于其他樹脂較小，當制漿過程中隨著剪切力的增大或成品經過多次彎折時，分子鏈的取向容易發生變化，使黏度變小，導致銀粉之間黏結能力下降而發生斷線等，從而失去導電能力。

（3）氯醋樹脂、丙烯酸樹脂等

這類樹脂雖然含有極性基團較少，但分子為直鏈狀，固化時體積收縮率較大，可以縮短銀粉間距，因此所制備的銀漿方阻也較低。

需要注意的是，除了有機樹脂的種類，同種樹脂的分子量大小也會對導電性能產生影響，分子量越大，與銀粉吸附的位點就越多，也就能夠吸附更多的銀粉，銀粉間的“粘接橋梁”也就越多，有利于良好導電通路的形成和實現高電導性。但是分子量過大會使得完全析出的高分子鏈段體積過大，對銀粉的聚攏產生阻礙效應，電阻增加，導電性能下降。因此，選擇分子量適中的樹脂對于銀漿導電膜層的導電性能提高有良好的改善作用

3、溶劑的選擇

在低溫固化銀漿中，常用松油醇、乙二醇乙醚、乙二醇、乙酸酯、二元酸酯混合物（DBE）和碳酸二乙酯等對樹脂有很好的溶解性的溶劑，用于均勻分散銀漿，不過，這些溶劑具有不同的揮發度，影響著導電漿料固化時的干燥速度，從而影響最終使用性能，比如采用碳酸二乙酯等揮發度較大的溶劑，燒結后的導電膜層會有更多的氣泡，使得導電膜層表面更粗糙，從而降低銀漿的穩定性。相反如果采用二元酸酯混合物(DBE)、松油醇等揮發度較高的溶劑，則銀漿固化需要更多的時間，導電膜層中易剩余殘留的溶劑成分，膜層邊緣變得粗糙，可能會導致形成更多的孔隙，導致電導率更差。因此，往往可通過混合不同揮發度的溶劑來制備具有層次揮發度的有機載體，使銀漿擁有更優異的導電性能并便于儲存。

此外，溶劑含量也會對導電性能產生重要的影響，溶劑含量太大，會導致絲網印刷后的導電膜層中的銀粉間距太遠，難以形成致密導電膜層，導電性能差或甚至不導電。溶劑含量太少，樹脂難以潤濕銀粉，導致漿料黏稠難以通過絲網印刷，印刷性能差。

4、助劑的添加

除上述所列銀粉、樹脂、溶劑等銀漿主要成分外，人們為了保證低溫固化導電銀漿的黏度、流變性及印刷性，往往會加入一些觸變劑、流平劑及增稠劑等助劑來改善其性能。

小結

低溫固化導電銀漿作為支撐柔性電子、印刷電子、生物醫療電子等前沿領域快速崛起的關鍵材料，發展前景十分廣闊。然而，要實現其規模化廣泛應用，仍需攻克銀粉成本高、性能瓶頸突出以及應用適配性不足這三大核心問題。 目前，為了在較低固化溫度下獲得兼具高導電性、強附著力與優異機械穩定性的導電線路，核心任務在于對導電銀粉、低溫樹脂、溶劑及各類助劑等配方組分及其相互作用體系進行精心的設計與優化。因此，持續的原材料創新、制造工藝優化以及產業鏈協同研發，將是推動低溫固化銀漿突破瓶頸、持續發展的關鍵動力。

參考文獻：

1、苗祥森,孫瑩,張雪勤.低溫固化導電銀漿體系研究進展[J].中國膠粘劑.

2、位野,蘇曉磊,袁曉云,等.樹脂種類對低溫固化導電銀漿性能的影響[J].紡織高校基礎科學學報.

3、張逸翾.高性能銀粉在低溫/光伏銀漿領域的應用研究[D].天津理工大學.

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