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在电子制造向柔性化、定制化、高密度集成方向加速演进的背景下,3D打印导电材料正从实验室走向规模化应用。先进院(深圳)科技有限公司(简称“先进院科技”)推出 研铂牌3D打印导电铜浆, 以铜基材料为核心,兼顾导电性能、成本优势与增材制造工艺适配性,为PCB/柔性电子、汽车电子、5G/6G通信等领域提供新型导电互连解决方案。
研铂牌3D打印导电铜浆是先进院科技面向直写、喷墨、气溶胶打印等增材制造工艺开发的铜基导电浆料。该产品以微纳米级铜粉为主体,通过表面抗氧化处理与有机载体优化,在降低材料成本的同时,实现接近银浆的导电性能,并显著提升铜浆的抗氧化能力与打印适性。
与传统丝网印刷铜浆相比,研铂牌3D打印导电铜浆无需网版,支持数字化图形直接打印,特别适合快速原型验证、小批量多品种生产以及异形曲面电路的制备。
先进院科技对研铂牌3D打印导电铜浆的关键性能指标进行了系统标定,典型参数如下:
| 性能指标 | 典型参数 |
|---|---|
| 体积电阻率(烧结后) | ≤5.0×10⁻⁶ Ω·cm |
| 方阻(25μm膜厚) | ≤15 mΩ/□ |
| 附着力(FR4基板) | ≥25 N/mm² |
| 最小打印线宽/线距 | 50 μm / 50 μm |
| 固含量 | 75-85% |
| 粘度(直写型) | 10,000-50,000 mPa·s |
| 粘度(喷墨型) | 5-20 mPa·s |
| 固化/烧结条件 | 150-200°C,30-60 min;或红外/激光快速烧结 |
| 铜粉粒径(D50) | 0.5-2 μm(可定制) |
以上参数可根据具体打印设备与基材进行定向优化,满足不同应用场景的工艺窗口。
导电银浆长期占据高端导电互连市场,但银价高企推动行业寻求低成本替代方案。铜的导电率约为银的90%,但价格仅为银的1/100左右。研铂牌3D打印导电铜浆通过粉体形貌控制与表面包覆技术,在保持高导电性的前提下,将材料成本降低50%以上,为光伏、MLCC、PCB等价格敏感领域提供可行的降本方案。
铜粉在空气中易氧化,导致导电性能急剧下降,这是传统铜浆难以大规模应用的核心障碍。研铂牌3D打印导电铜浆采用有机-无机复合包覆技术,在铜粉表面形成纳米级保护层,配合配方中的还原性助剂,使浆料在打印和低温烧结过程中保持铜的金属态。在150-200°C空气气氛下烧结后,体积电阻率仍可稳定在5.0×10⁻⁶ Ω·cm量级,满足多数电子互连需求。
传统厚膜铜浆依赖丝网印刷,开模周期长、图形变更成本高。研铂牌3D打印导电铜浆针对直写、喷墨、气溶胶打印等工艺优化了流变特性,具备良好的触变性和保湿性,可实现50 μm细线宽的高精度打印,支持复杂电路图形的快速迭代,显著缩短产品开发周期。
针对PET、PI、TPU等柔性基板,研铂牌3D打印导电铜浆可在150°C以下完成固化,避免高温对基材的损伤,同时保持优异的附着力和耐弯折性,适用于柔性电路、可穿戴设备、RFID天线等增长最快的应用领域。
导电铜浆的应用覆盖多个高价值领域,不同市场对材料性能的要求各异。研铂牌3D打印导电铜浆凭借增材制造优势,重点聚焦以下领域:
| 应用领域 | 具体用途 | 技术要求 | 研铂牌3D打印铜浆优势 |
|---|---|---|---|
| 光伏电池 | 晶硅电池背面电极、HJT电池 | 低接触电阻、可焊性好 | 可打印定制化电极图形,降低银耗量 |
| MLCC(片式电容) | 内外电极 | 与陶瓷共烧匹配、细线印刷 | 细线打印能力,适合高容量小型化MLCC电极 |
| PCB/柔性电子 | 印刷电路、RFID天线 | 低温固化、柔性基板兼容 | 低温固化,兼容PET/PI,柔性耐弯折 |
| 汽车电子 | 传感器、加热元件 | 高温稳定性、长寿命 | 铜基材料热稳定性好,适合发动机舱等高温环境 |
| 5G/6G通信 | 毫米波器件、滤波器 | 高频低损耗 | 铜的高导电率与低损耗特性,适合高频电路 |
其中,PCB/柔性电子是研铂牌3D打印导电铜浆当前增长最快的应用领域,汽车电子与5G/6G通信则是新兴需求,先进院科技已与多家头部客户开展联合验证。
研铂牌3D打印导电铜浆支持多种增材制造工艺,具体推荐条件如下:
| 工艺类型 | 适配粘度 | 打印线宽 | 固化方式 |
|---|---|---|---|
| 直写打印 | 10,000-50,000 mPa·s | 50-200 μm | 150-200°C烘箱固化 |
| 喷墨打印 | 5-20 mPa·s | 20-80 μm | 红外/激光快速烧结 |
| 气溶胶打印 | 500-2,000 mPa·s | 10-50 μm | 激光烧结或热板固化 |
建议在打印前对基板进行等离子清洗或涂覆增粘层,以提升附着力。对于需要更高导电性能的应用,可选择氮气保护烧结或还原气氛后处理,体积电阻率可进一步降低至3.0×10⁻⁶ Ω·cm以下。
先进院科技依托贵金属及贱金属电子浆料研发平台,具备从粉体处理、浆料配方、打印工艺到可靠性验证的全链条能力。针对研铂牌3D打印导电铜浆,公司可提供以下定制服务:
先进院科技已服务多家汽车电子、通信设备及柔性电子制造商,帮助客户实现从传统丝印工艺向数字化增材制造转型。
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