阅读说明：本技术 一种导电银浆组分设计及性能预测方法 (Conductive silver paste component design and performance prediction method ) 是由 刘婷婷 肖行志 顾明飞 廖文和 俎文凯 张长东 李昊真 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种导电银浆组分设计及性能预测方法,包括：根据导电银浆目标需求,设计材料体系；根据材料体系,建立导电银浆分子动力学模型；改变导电银浆组分参数,并进行分子动力学模拟计算,得到模拟导电银浆性能；将模拟导电银浆性能与导电银浆目标性能进行对比,重复上述步骤,直至获得满足需求的材料组分设计窗口。本发明通过建立导电银浆分子动力学模型预测材料性能,可快速完成材料组分设计。本发明克服了现有基于实验试错完成银浆材料设计方法耗时长、成本高的缺点,可低成本快速完成银浆材料组分设计,辅助评估解决方案可靠性,缩小材料组分设计窗口,缩短研发周期,降低研发成本,有利于导电银浆的研发生产和应用。(The invention discloses a method for designing components and predicting performance of conductive silver paste, which comprises the following steps: designing a material system according to the target requirement of the conductive silver paste; establishing a molecular dynamics model of the conductive silver paste according to a material system; changing the component parameters of the conductive silver paste, and performing molecular dynamics simulation calculation to obtain the performance of the simulated conductive silver paste; and comparing the performance of the simulated conductive silver paste with the target performance of the conductive silver paste, and repeating the steps until a material component design window meeting the requirement is obtained. According to the invention, the material performance is predicted by establishing a conductive silver paste molecular dynamics model, and the material component design can be rapidly completed. The method overcomes the defects of long time consumption and high cost of the existing method for completing the design of the silver paste material based on experimental trial and error, can quickly complete the component design of the silver paste material at low cost, assists in evaluating the reliability of the solution, reduces the design window of the material component, shortens the research and development period, reduces the research and development cost, and is beneficial to the research, development and application of the conductive silver paste.)

一种导电银浆组分设计及性能预测方法

技术领域

本发明属于电子电路制造技术领域，涉及一种导电银浆组分设计及性能预测方法。

背景技术

导电银浆作为电子电路生产中关键原料之一，其组分设计至关重要，决定了导电银浆最终的应用性能。同时，由于应用需求的千差万别，对导电银浆的材料组分设计的精准性提出了极为细致的需求。因此，材料组分设计长期以来是导电银浆生产和研究中的关键问题之一。

目前，导电银浆材料组分设计的方法是，通过经验形成材料组分设计窗口，通过实验试错的方法验证和完善解决方案。如现有专利“一种导电银浆及其制备方法和应用(ZL201811450637.5)”、“一种柔性电子纸用导电银浆及其制备方法(ZL201910544924.0)”等都是基于该思路进行研发。然而，这种方式耗时长、成本高，难以满足导电银浆产品快速增长的应用需求。

发明内容

针对上述背景技术中所指出的问题，本发明提出一种导电银浆组分设计及性能预测方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种导电银浆组分设计及性能预测方法，包括如下步骤：

步骤一、根据导电银浆目标需求，设计材料体系；

步骤二、根据所述材料体系，建立导电银浆分子动力学模型；改变导电银浆组分参数，并进行分子动力学模拟计算，得到模拟导电银浆性能；

步骤三、将模拟导电银浆性能与导电银浆目标性能进行对比，重复步骤二和三，直至获得满足需求的材料组分设计窗口。

进一步地，步骤一中，所述目标需求包括粘度、表面张力、导热系数、润湿性中的一种或多种。

进一步地，步骤一中，所述设计材料体系指，确定导电银浆材料类型，包括溶剂类型、有机物类型和银颗粒类型。

进一步地，所述溶剂类型包括水性溶剂和油性溶剂。

进一步地，所述有机物类型包括亲水性有机物、亲油性有机物和两性有机物。

进一步地，所述银颗粒类型为球形银颗粒、银片、银线中的一种或任意组合。

进一步地，步骤二中，所述导电银浆组分参数包括银颗粒尺寸、银颗粒含量、有机物含量和有机物模量。

进一步地，步骤三中，如果导电银浆目标需求为单一需求，则进行单一目标对比；如果导电银浆目标需求为多种需求，则根据实际应用确认目标需求优先级，按照优先级进行多目标对比。

本发明的有益效果在于：

本发明通过建立导电银浆分子动力学模型预测材料性能，可快速完成材料组分设计。与现有基于实验试错完成材料设计的方法相比，本发明克服了耗时长、成本高的缺点，辅助评估解决方案可靠性，缩小材料组分设计窗口，缩短研发周期，降低研发成本，有利于导电银浆的研发生产和应用。

附图说明

图1为本发明实施例中，设计导电银浆分子动力学模型示意图；

图2为本发明实施例中，设计导电银浆粘度与银颗粒固含量间关系示意图。

具体实施方式

本发明是一种面向导电银浆应用性能的材料组分设计方法，通过大规模分子运动模拟，预测不同组分设计的导电银浆性能，确认解决方案可行性。

下面结合附图和具体的实施例对本发明的导电银浆组分设计及性能预测方法作进一步地详细说明。

一种导电银浆组分设计及性能预测方法，包括如下步骤：

步骤一、根据导电银浆目标需求，设计材料体系。

目标需求是指，导电银浆粘度、表面张力、导热系数、润湿性中的一种或几种。

设计材料体系指，确定导电银浆材料类型，包括溶剂类型、有机物类型和银颗粒类型。

溶剂类型包括水性溶剂和油性溶剂。有机物类型包括亲水性有机物、亲油性有机物和两性有机物。银颗粒类型为球形银颗粒、银片、银线中的一种或任意组合。

步骤二、根据材料体系，建立导电银浆分子动力学模型。改变导电银浆组分参数，并进行分子动力学模拟计算，得到模拟导电银浆性能。

导电银浆组分参数包括银颗粒尺寸、银颗粒含量、有机物含量和有机物模量。

步骤三、将模拟导电银浆性能与导电银浆目标性能进行对比，重复步骤二和三，直至获得满足需求的材料组分设计窗口。

如果导电银浆目标需求为单一需求，则进行单一目标对比；如果导电银浆目标需求为多种需求，则根据实际应用确认目标需求优先级，按照优先级进行多目标对比。

下面以研发一种粘度为10mPa·s的水性导电银浆为例，对本发明的技术方案进行示例性说明。

步骤一、分析导电银浆应用需求，设计材料体系。

该实施例导电银浆目标需求为粘度，具体要求为10mPa·s，同时限定银浆体系为水性银浆。因此由应用需求，设计导电银浆材料体系为：水作为溶剂，球形纳米银颗粒作为导电组分，水性有机物聚丙烯酸作为有机物。

步骤二、由材料体系，建立导电银浆分子动力学模型。改变导电银浆组分参数，并进行分子动力学模拟计算，得到模拟导电银浆性能。

由于本例中，导电银浆目标需求为粘度，此时主要影响参数为银颗粒含量和尺寸，因此通过改变银颗粒含量和银颗粒尺寸获得预期粘度。在统一大小的水盒子中，银颗粒含量通过银颗粒个数体现，设置银颗粒个数分别为1、2、4、8、16。银颗粒尺寸分别设置为4nm、8nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm。模型示意图如图1所示。对各组模型进行分子动力学模拟计算，得到不同组分设计下的导电银浆粘度值。

步骤三、将模拟导电银浆性能与导电银浆目标性能进行对比，重复步骤二和三，直至获得满足需求的材料组分设计窗口。

分析不同导电银浆粘度数值，模拟结果显示银颗粒尺寸为20nm、银含量为18wt％-20wt％(质量百分比)时，可获得粘度10mPa·s的导电银浆，银含量和粘度关系参见图2。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的原理和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。