抗遷移片狀銀包銅粉的製備方法

2023-10-08 18:07:04

專利名稱：抗遷移片狀銀包銅粉的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種抗遷移片狀銀包銅粉的製備方法，屬於電子材料、功能材料和粉 體材料科學領域。
背景技術：
在電子漿料的製備技術中，導電相金屬粉末的製備是關鍵，沒有優良的金屬粉末 就沒有優良的電子漿料。對於導體漿料而言，導電相大多以鉬、鈀、金和銀等貴金屬粉末為 主，其中以銀導體漿料應用最為廣泛，用量也最大。近年來，由於貴金屬價格的飆升，漿料成 本增加；另一方面，銀遷移是銀漿料自身存在的缺點，不能滿足高性能電子元器件的要求。 因此圍繞降低成本、尋找性能優良的新型導電粉體、以賤金屬代替貴金屬製備電子漿料已 成為電子漿料發展方向。隨著電子技術的不斷發展，要求在越來越小的空間上安裝更多的器件，但遇到 的最大問題是金屬遷移，尤其是銀遷移將會使相鄰導體之間的絕緣電阻下降，漏電流增 加，嚴重的甚至有短路、電弧、介質擊穿現象發生。據文獻報導，金屬遷移是許多微電路 發生災難性失效的主要原因之一。它已成為電子產品邁向小型化、高集成化的一大難題。因 此如何克服銀導電材料的遷移短路問題，或者提高其它複合導電材料導電性，克服銀遷移 缺點是複合型導電材料的主要研究方向。銅的導電性能好，價格便宜，是銀理想的替代材料。但是由於超細銅粉的化學性能 比較活潑，易氧化給銅粉的大規模生產帶來極大的困難。近年來為提高銅粉的抗氧化能力， 國內外先後採用硼酸(硼酸酷或硼有機鹽)溶液處理、磷酸鹽溶液處理、以及包覆等方法進 行過許多的嘗試和探索。其中以銀包銅粉的方法最為可靠，認為很有應用前景，成為研究的 重點。美國、韓國、日本已相繼研究、生產了銀包銅粉，並已成為全球銀包銅粉的生產壟斷企 業。國內由於銀包銅粉生產工藝步驟和影響因素複雜，研究進展較為緩慢，目前市場上的銀 包銅粉大部分是進口產品。在已有銀包銅粉專利及文獻中，只是對銀包銅粉製備方法及性 能研究較多，對鍍銀層的結構，銀包銅粉漿料的抗遷移性能未見報導。

發明內容
本發明的目的在於提供一種強抗遷移片狀銀包銅粉的製備方法，用於生產聚合物 導體漿料原料，通過下列技術方案實現。一種抗遷移片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於經過下列各步驟
(1)取片狀銅粉，用質量濃度為5%的稀硫酸浸洗1 3分鐘至除去銅粉表面的氧化 物，再用水洗滌至中性；
(2)將步驟(1)所得片狀銅粉用水按液固比1:4 5，充分攪拌，配製成銅粉懸浮液；
(3)用水溶解硝酸銀，配製成質量濃度為1.4 2. 2g/L的硝酸銀溶液；
(4)將步驟(2)所得銅粉懸浮液和步驟(3)所得硝酸銀溶液按體積比1 5 15進行 混合，並於水浴溫度40 65°C下攪拌1 30分鐘；再加入還原劑A，攪拌5 60分鐘；最後加入還原劑B，攪拌30 90分鐘；
(5)將步驟(4)的反應液進行液固分離，得到銀包銅粉；再用水洗滌銀包銅粉至水為中 性無色；
(6)將步驟(5)的銀包銅粉與水進行過濾，將固體置於30 60°C下烘乾2 6小時， 即得到抗遷移片狀銀包銅粉。所述硝酸銀溶液的配製是用少量水將硝酸銀溶解，並邊攪拌邊向溶液中加入PH 調節劑，至生成的白色沉澱剛好溶解後，再過量兩滴，再加入水至硝酸銀溶液濃度為1. 4 2. 2g/L0所述還原劑A為濃度是0. 5 4. 5 g/L的甲醛、水合胼、葡萄糖、次亞磷酸鈉中一 種或幾種。所述還原劑B為濃度是0. 5 3. 5 g/L的甲醛、水合胼、葡萄糖、次亞磷酸鈉中一 種或幾種。所述PH調節劑為濃度是0. 1 1. 5 g/L的氨水。所述水為去離子水。本發明與公知技術相比具有下列優點和效果本發明工藝過程簡單，操作方便，設 備投資小。本發明是在製備銀包銅粉過程中加入兩種或兩種以上的還原劑，根據還原劑的 還原能力，控制加入的時間使銀鍍層呈網狀結構沉積並且銅粉露底，解決了銀導體漿料的 銀遷移缺點，降低導體漿料成本。與公知技術生產片狀銀包銅粉銀粉有著結構上區別，抗遷 移片狀銀包銅粉有以下優點
(1)導電性好網狀結構銀鍍層，與相同含銀量的其它銀包銅粉比導電性更好；
(2)高附著力網狀結構銀鍍層具有流體可透過性，漿料中的樹脂很容易穿透網 狀，將片狀銀包銅粉固定在基體表面，解決了附著力差的關鍵技術問題；
(3)強抗遷移性能片狀銅粉表面沉積銀鍍層是網狀結構並且銅粉露底，銅的存在 抑制了銀包銅粉陽極中銀的溶解，銀離子濃度降低，使其在陰極上沉降速度和枝晶生長變 慢，使其具有強抗遷移性能。
具體實施方式
實施例1
(1)取片狀銅粉，用質量濃度為5%的稀硫酸浸洗1分鐘至除去銅粉表面的氧化物，再 用去離子水洗滌至中性；
(2)將步驟(1)所得片狀銅粉用去離子水按液固比1:5，充分攪拌，配製成銅粉懸浮液；
(3)用去離子水溶解硝酸銀，並邊攪拌邊向溶液中加入濃度是0.lg/L的氨水至生成的 白色沉澱剛好溶解後，再過量兩滴，再加入水至硝酸銀溶液濃度為1. 4g/L ；
(4)將步驟(2)所得銅粉懸浮液和步驟(3)所得硝酸銀溶液按體積比1 10進行混合， 並於水浴溫度65°C下攪拌20分鐘；再加入濃度為4. 5 g/L的甲醛，攪拌5分鐘；最後加入 濃度為0. 5g/L的甲醛，攪拌90分鐘；
(5)將步驟(4)的反應液進行液固分離，得到銀包銅粉；再用去離子水洗滌銀包銅粉至 水為中性無色；
(6)將步驟(5)的銀包銅粉與去離子水進行過濾，將固體置於50°C下烘乾6小時，即得 到抗遷移片狀銀包銅粉。
所得微孔片狀銀粉平均尺寸為10微米，松裝密度0. 68克/釐米3，振實密度1. 45 克/釐米3。實施例2
(1)取片狀銅粉，用質量濃度為5%的稀硫酸浸洗2分鐘至除去銅粉表面的氧化物，再 用去離子水洗滌至中性；
(2)將步驟(1)所得片狀銅粉用去離子水按液固比1:4，充分攪拌，配製成銅粉懸浮液；
(3)用去離子水溶解硝酸銀，並邊攪拌邊向溶液中加入濃度是1.0 g/L的氨水至生成的 白色沉澱剛好溶解後，再過量兩滴，再加入水至硝酸銀溶液濃度為2. 2g/L ；
(4)將步驟(2)所得銅粉懸浮液和步驟(3)所得硝酸銀溶液按體積比1 5進行混合， 並於水浴溫度55°C下攪拌30分鐘；再加入濃度為0. 5g/L的葡萄糖和次亞磷酸混合溶液， 攪拌40分鐘；最後加入濃度為2. 5 g/L的水合胼，攪拌30分鐘；
(5)將步驟(4)的反應液進行液固分離，得到銀包銅粉；再用去離子水洗滌銀包銅粉至 水為中性無色；
(6)將步驟(5)的銀包銅粉與去離子水進行過濾，將固體置於60°C下烘乾2小時，即得 到抗遷移片狀銀包銅粉。所得微孔片狀銀粉平均尺寸為12微米，松裝密度0. 82克/釐米3，振實密度1. 60 克/釐米3。實施例3
(1)取片狀銅粉，用質量濃度為5%的稀硫酸浸洗3分鐘至除去銅粉表面的氧化物，再 用去離子水洗滌至中性；
(2)將步驟(1)所得片狀銅粉用去離子水按液固比1:4，充分攪拌，配製成銅粉懸浮液；
(3)用去離子水溶解硝酸銀，並邊攪拌邊向溶液中加入濃度是1.5 g/L的氨水至生成的 白色沉澱剛好溶解後，再過量兩滴，再加入水至硝酸銀溶液濃度為1. 8g/L ；
(4)將步驟(2)所得銅粉懸浮液和步驟(3)所得硝酸銀溶液按體積比1 15進行混合， 並於水浴溫度40°C下攪拌1分鐘；再加入濃度為3. Og/L的甲醛和水合胼混合溶液，攪拌60 分鐘；最後加入濃度為3. 5 g/L的葡萄糖和次亞磷酸鈉混合溶液，攪拌60分鐘；
(5)將步驟(4)的反應液進行液固分離，得到銀包銅粉；再用去離子水洗滌銀包銅粉至 水為中性無色；
(6)將步驟(5)的銀包銅粉與去離子水進行過濾，將固體置於30°C下烘乾4小時，即得 到抗遷移片狀銀包銅粉。所得微孔片狀銀粉平均尺寸為11. 0微米，松裝密度0. 75克/釐米3，振實密度 1.48克/釐米3。
權利要求
1.一種抗遷移片狀銀包銅粉的製備方法，其特徵在於經過下列各步驟(1)取片狀銅粉，用質量濃度為5%的稀硫酸浸洗1 3分鐘至除去銅粉表面的氧化 物，再用水洗滌至中性；(2)將步驟(1)所得片狀銅粉用水按液固比1:4 5，充分攪拌，配製成銅粉懸浮液；(3)用水溶解硝酸銀，配製成質量濃度為1.4 2. 2g/L的硝酸銀溶液；(4)將步驟(2)所得銅粉懸浮液和步驟(3)所得硝酸銀溶液按體積比1 5 15進行 混合，並於水浴溫度40 65°C下攪拌1 30分鐘；再加入還原劑A，攪拌5 60分鐘；最 後加入還原劑B，攪拌30 90分鐘；(5)將步驟(4)的反應液進行液固分離，得到銀包銅粉；再用水洗滌銀包銅粉至水為中 性無色；(6)將步驟(5)的銀包銅粉與水進行過濾，將固體置於30 60°C下烘乾2 6小時， 即得到抗遷移片狀銀包銅粉。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(3)硝酸銀溶液的配製是 用少量水將硝酸銀溶解，並邊攪拌邊向溶液中加入PH調節劑，至生成的白色沉澱剛好溶解 後，再過量兩滴，再加入水至硝酸銀溶液濃度為1. 4 2. 2g/L。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(4)中還原劑A為濃度是 0. 5 4. 5 g/L的甲醛、水合胼、葡萄糖、次亞磷酸鈉中一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(4)中還原劑B為濃度是 0. 5 3. 5 g/L的甲醛、水合胼、葡萄糖、次亞磷酸鈉中一種或幾種。
5.根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於所述水為去離子水。
6.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述PH調節劑為濃度是0.1 1. 5 g/L的氨水。
全文摘要
本發明提供一種抗遷移片狀銀包銅粉的製備方法，通過將片狀銅粉浸洗後配製成銅粉懸浮液；再與硝酸銀溶液混合，並於40～65℃下攪拌，加入還原劑A，攪拌後再加入還原劑B攪拌；將反應液進行液固分離，得到銀包銅粉；再用水洗滌銀包銅粉至水為中性無色；過濾後烘乾，即得到抗遷移片狀銀包銅粉。本發明工藝過程簡單，操作方便，設備投資小，所得抗遷移片狀銀包銅粉具有導電性好、高附著力、強抗遷移性能等特點，解決了銀導體漿料的銀遷移缺點，降低了導體漿料成本。
文檔編號B22F1/02GK102133636SQ20111005680
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月10日 優先權日2011年3月10日
發明者朱曉雲, 朱梓瑜, 苳蔓 申請人:昆明理工大學