銀粉的振實密度對汽車后視鏡專用銀漿性能的影響

劉佳祿 王德龍 江海涵

（核工業第八研究所，上海 201899）

隨著汽車行業的不斷發展，人們對汽車安全性、舒適性和功能性的要求不斷提高。汽車后視鏡作為駕駛員視野的重要來源之一，在汽車行駛安全中具有舉足輕重的作用。汽車后視鏡加熱線可以減輕雨霧對后視鏡視野的影響，避免因后視鏡模糊而發生交通事故。后視鏡加熱就是在后視鏡的內側安裝1個加熱裝置，當打開后視鏡加熱功能時，這個裝置就會迅速發熱，從而使后視鏡溫度上升，把鏡片上的水珠蒸發掉。該加熱裝置為印有銀漿的PET膜片（柔性線路和薄膜開關用聚酯薄膜片），對銀層進行通電，從而起到加熱的效果。

該文研究了不同振實密度的銀粉選擇對汽車后視鏡用快干銀漿性能的影響，通過調整其振實密度來提高銀漿的快干性能。該款銀漿目前銀含量為60%，希望通過此項試驗來降低銀漿中的銀含量，并保持其他性能不下降或略有提升。通過分析測試結果來研究不同振實密度銀粉對汽車后視鏡用快干銀漿性能的影響。

1 實驗部分

1.1 原材料

該實驗的主要原材料如表1所示。

表1 實驗用原材料

1.2 實驗儀器

該實驗中主要運用到的儀器如表2所示。

表2 實驗儀器

1.3 有機載體的制備

按照一定的配比，在實驗罐中稱量各組分的有機溶劑，再稱量氯醋樹脂，混合其中攪拌均勻，密封后放入200℃烘箱，每小時攪拌一次，直至載體中無細小顆粒，冷卻后密封以供保存。

1.4 導電銀漿的制備

導電銀漿的制備流程如圖1所示，按照配方稱取有機載體，再按照比例加入一定量的銀粉、溶劑，攪拌均勻后將混合物放入三輥機中軋制3次，軋制完成后即可得到汽車后視鏡用快干銀漿。

圖1 汽車后視鏡用快干銀漿制備流程

1.5 汽車后視鏡加熱PET膜片的制備與測試

絲網印刷就是讓刮膠將運動中的導電銀漿與網版擠壓，使絲網版與載體形成壓印線。由于絲網的張力和膠刮上的推力，因此產生的回彈力使網版除壓印線外，不與承載物接觸。導電銀漿在刮膠的擠壓力下通過網孔從移動的壓印線漏印到基材，產品的黏度對印刷性能起重要的作用。

銀漿制作完成后，需要將其印刷在專用的PET膜片上，然后進行高溫烘烤，最后測試性能。對銀漿進行攪拌后，倒入網版中，在PET膜片上印刷導電圖案，隨后將印刷好漿料的PET膜片進行150℃高溫烘烤1min，烘烤完畢后冷卻至室溫，再對其進行性能測試。

1.6 實驗銀粉數據及配方

銀粉是導電銀漿性能的關鍵所在，銀粉的形貌直接可以影響銀漿的各方面性能。在該文中，重點研究銀粉振實密度對快干銀漿性能的影響，選用了5種不同振實密度且松裝密度、粒徑接近的銀粉，其數據如表3所示。

表3 銀粉性能數據

保證漿料中的配方不變，如表4所示，檢測其銀漿的黏度，以及印刷后的電阻、涂層致密性和附著力。

表4 后視鏡用快干銀漿的配方

1.7 銀漿的導電機理

對銀漿導電機理的探討有很多種，主要可分為導電通道學說和隧道效應學說：1）導電通道學說。導電性通道機制是引導電填料顆粒相互接觸，形成類似導電性通道的鏈，使電子流動導電。當添加更多的導電填料時，導電通道起主要作用。在固化和干燥之前，導電性填料獨立存在于黏結劑中，沒有接觸和不連續性，因此它們沒有導電性。隨著漿料的干燥、固化和成膜，導電填料以鏈連接的方式相互接觸，因此具有導電性。2）隧道效應學說。黏結劑、導電填料粒子之間的聯系造成的電子傳導電子遷移的差距，導電填料粒子分散在樹脂矩陣，或目前的排放是由高強度電場之間的導電填料粒子導致的。根據隧道理論，在材料的傳導過程中仍然存在導電網絡形成的問題，但這并不是由導電粒子的直接接觸而引起的，而是由粒子之間電子的過渡而引起的。

導電漿料的導電性能與導電填料和黏結劑都有關。要提高漿料的導電性能必須使導電填料能被黏結劑均勻地包覆，有效的導電填料在樹脂機體中的數目必須足夠多，通過更改銀粉振實密度可以在銀含量不變的情況下，改變樹脂包裹的銀粉比表面積，尋找樹脂和銀粉比表面積的比例對快干銀漿的導電性等性能有很大的幫助，該文采用固定樹脂的方式來對銀粉比表面積進行調整，尋求找到最佳比例。

2 結果討論

2.1 不同振實密度的銀粉對銀漿黏度的影響

銀漿中黏度的主要影響因素在于樹脂含量，樹脂起到了整體粘結銀粉的作用，但是銀粉的振實密度改變可以調整銀粉的比表面積，從而對黏度進行改變。黏度測試試驗采用旋轉式黏度計，在25℃溫度下進行測定。將軋制好的漿料置于黏度計中，且低于溢出邊緣約1mm。運行設備5min，讀取數據，測試結果見圖2。

圖2 銀粉不同振實密度對黏度的影響

由圖2可見，隨著銀粉振實密度的不斷增加，銀漿黏度呈現下降趨勢，1號銀漿黏度超出工藝要求范圍，2號~5號銀漿符合要求，振實密度相差越多，黏度下降越快。銀粉在粒徑相同的情況下提高振實密度，相當于每片銀粉的平均厚度增加。銀粉振實密度提高，比表面積減少，銀粉的吸油量也隨之減少，銀漿的黏度下降，印刷性有所改善。

2.2 不同振實密度的銀粉對銀漿電阻的影響

電性能是大部分銀漿的產品的主要功能，在汽車后視鏡中銀線主要起到通電加熱的作用，根據客戶的PET膜片通過烘烤隧道爐的時間為1min，因此必須選擇一款銀粉，能使銀漿在150°C1min的烘烤條件下盡可能降低電阻，從而提升經濟效益。將銀漿使用300目的網板進行絲網印刷，烘烤后使用U3402A萬用表對其進行電阻測量（5種銀漿印刷后厚度均為3μm~4μm，且印刷圖形相同，因此該實驗中無須考慮方阻，按電阻進行實驗現象觀察）。測試結果見圖3。

圖3 銀粉不同振實密度與電阻的關系

由圖3可見，隨銀粉振實密度的增加，產品快干電阻不斷降低。其中1、2號銀漿電阻大于6Ω，超出工藝電阻要求，3號~5號銀漿電阻符合要求。將PET膜片150℃再烘10min后，電阻呈現相反的趨勢，隨銀粉振實密度的增加，產品慢干電阻不斷增加。銀在相同的質量下，振實密度越高，銀粉之間的搭接點也隨之減少，孔洞增加。在快干工藝條件下，烘烤的時間短，高振實密度的銀粉溶劑揮發的空間更大，產品的快干電阻較小。在慢干工藝條件下，給予了溶劑更多揮發時間，銀粉的搭接點多的銀漿形成的導電通路更多，低振實銀粉產品電阻小。

2.3 不同振實密度的銀粉對銀漿遮蔽性的影響

銀漿的遮蔽性代表著鍵盤印刷后的厚度均勻性，鍵盤鍵位上的銀漿如果印刷不均勻，容易發生斷線、擊穿等現象，造成鍵盤損壞。將五款銀漿印刷后，使用西光VM1510影像測量儀，關閉上光源，打開下光源，觀察其透光情況。如圖3所示，從左至右依次為1號~5號銀漿。

由圖4可見，5號銀漿透光過多，且有3個孔洞，無法使用，1號~4號銀漿透光性符合客戶要求。隨著銀粉振實密度的增加，片狀銀粉單片厚度增加，總體片數減少，銀漿的遮蔽性能下降，隨著振實密度的增加，遮蔽性也在不斷降低。

圖4 銀粉透光情況圖

2.4 不同振實密度的銀粉對銀漿附著力的影響

由于三元氯醋樹脂中含有極性基團（羥基），可以形成氫鍵使表面靜電引力和分子間作用力增大，因此對有PET基材表現出較高的黏結性。

將五款銀漿印刷后，使用Scotch600#膠帶覆蓋在銀線表面，并使用橡膠輪滾壓三遍，將膠帶與銀線中的空氣趕出，然后計時1min后用垂直向上的力快速剝離，觀察銀線是否會被剝離，從而判斷銀漿的附著力性能。

氯醋樹脂相較于其他樹脂含有的極性基團最少，附著力略差于其他樹脂，使用增加氯醋樹脂的方法可以提高附著力，但會使電阻快速增加。該實驗在保持樹脂含量不變的情況下，通過對銀粉振實密度的更改，可以使樹脂包裹的銀粉比例改變，從而變相地提高銀漿中的羥基的比例，起到附著力增加的作用。

3 結語

該文通過調整銀粉振實密度研究了銀粉振實密度對汽車后視鏡用銀漿快干性能的影響，并通過實驗證明了不同振實密度銀粉制成銀漿后的性能差異，采用SEM觀察、黏度測試、電阻測試、附著力測試、表征觀察等手段對銀漿進行分析，對銀粉導電機理進行了研究，實驗結果如下：1）隨著銀粉振實密度的提高，比表面積縮小，銀粉的吸油量也隨之減少，銀漿的黏度下降；2）隨著銀粉振實密度的提高，銀粉之間的搭接點也隨之減少，溶劑揮發空間增多，銀漿的電阻快干性能提高，慢干性能降低；3）隨著銀粉振實密度的提高，片狀銀粉單片厚度增加，總體片數減少，銀漿的遮蔽性能下降，印刷層變透明，孔洞增加；4）隨著銀粉振實密度的提高，樹脂包裹的銀粉比例增加，從而變相地提高銀漿中的羥基的比例，起到增加銀漿與PET的附著力增加的作用。