[發明專利]銀粒子及其制備方法

無效

• 申請號: 201080020005.0
• 申請日: 2010-05-03
• 公開（公告）號: CN102413967A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: R·伊瑞扎瑞
• 申請（專利權）人: E.I.內穆爾杜邦公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/24
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 朱黎明

發明領域

本發明涉及具有獨特形態的高分散性銀粒子及其制備方法。這些獨特的銀粒子尤其適用于電子器件應用。

發明背景

銀粉在電子器件行業中用于導體厚膜漿料的制造。將厚膜漿料絲網印刷到基板上，形成導電線路圖案。然后對這些線路進行干燥和焙燒以使液體有機載體揮發并燒結銀粒子。

印刷電路技術需要更致密和更精密的電子電路。為符合這些要求，導電線的寬度已越來越窄，并且導電線間的距離也越來越小。形成致密的、緊密填充的、窄的導電線所必需的銀粉粒子必須盡可能接近單分散性的致密填充的球體。大多數現有球形粒子具有光滑表面。由此類粒子組成的粉末的使用導致燒結時靈活性有限。

當前用于制造金屬粉末的許多方法都可用于制備銀粉。例如，熱分解方法、電化學方法、諸如霧化或銑削的物理方法以及化學還原方法都可使用。熱分解方法多用于制備海綿狀、成團且多孔的粉末，而電化學方法則用于制備晶體狀和粒度非常大的粉末。物理方法通常用于制備片狀材料或非常大的球形粒子。化學沉淀方法制備一系列大小和形狀的銀粉。

用于電子器件應用的銀粉通常使用化學沉淀方法制造。通過化學還原制備銀粉，其中銀的可溶性鹽的水溶液與適當的還原劑在使得銀粉可沉淀的條件下反應。包括肼、亞硫酸鹽和甲酸鹽的無機還原劑可制備尺寸非常粗大、形狀不規則且由于聚集作用具有大粒度分布的粉末。使用諸如醇、糖或醛之類的有機還原劑與堿金屬氫氧化物一起還原硝酸銀。該還原反應非常快，難以控制，生成的粉末被殘余堿金屬離子污染。雖然這些粉末的粒度很小(＜1μm)，但它們往往具有不規則的形狀以及寬的粒度分布，因而填充效果不佳。很難控制這類銀粉的燒結，并且它們無法提供厚膜導體電路中所需的足夠的線清晰度。

因此，需要制備具有使粒子更易于燒結的形態的粒子以及可容易地制備這類粒子的方法。

發明概述

本發明提供了一種包含銀粒子的銀粉，每個銀粒子包含具有長100-500nm、寬80-100nm和厚80-100nm的低縱橫比的銀組分，它們聚集形成球形、開放式結構的粒子，其中粒子表面類似桔皮表面，并且d₅₀粒度為約2.5μm至約6μm。

還提供了制備包含銀粒子的銀粉的方法，每個銀粒子包含長100-500nm、寬80-100nm和厚80-100nm的銀組分，它們聚集形成球形、開放式結構的粒子，其中粒子表面類似桔皮表面，并且d₅₀粒度為約2.5μm至約6μm，所述方法包括：

(a)制備酸性銀鹽水溶液，其包含溶解于去離子水中的水溶性銀鹽；

(b)制備酸性還原性和表面形態改性劑的溶液，其包含：

(i)還原劑，其選自溶于去離子水的抗壞血酸、抗壞血酸鹽以及它們的混合物；

(ii)硝酸；以及

(iii)表面形態改性劑，其選自檸檬酸鈉、檸檬酸以及它們的混合物；

(c)將酸性銀鹽水溶液以及酸性還原性和表面形態改性劑的溶液維持在相同溫度下，其中該溫度在約20℃至約55℃的范圍內，同時攪拌每種溶液；以及

(d)將酸性銀鹽水溶液與酸性還原性和表面形態改性劑的溶液混合，在不攪拌情況下經過小于10秒的一段時間制得反應混合物，將反應混合物維持在(c)的溫度下并且在3至7分鐘后攪拌反應混合物2至5分鐘，在最終水溶液中制成銀粉粒子。

還提供進一步包括以下步驟的上述方法：

(e)將銀粉粒子從最終水溶液中分離出來；

(f)用去離子水洗滌銀粉粒子；以及

(g)干燥銀粉粒子。

上述酸性還原性和表面形態改性劑的溶液可任選地包含分散劑。

附圖簡述

圖1為比較實施例1中制備的銀粉放大5,000倍后的掃描電鏡圖像，所述銀粉包含銀粒子，每個銀粒子包含長100-2000nm、寬20-100nm和厚20-100nm的銀組分，它們聚集形成球形、開放式結構的粒子，其中d₅₀粒度為3.6μm。

圖2為圖1中所示的相同銀粉放大15,000倍后的掃描電鏡圖像。

圖3為實施例1中制備的銀粉放大5,000倍后的掃描電鏡圖像，所述銀粉包含銀粒子，每個銀粒子包含長100-500nm、寬80-100nm和厚80-100nm的銀組分，它們聚集形成球形、開放式結構的粒子，其中粒子表面類似桔皮表面，并且d₅₀粒度為4.2μm。