[發明專利]一種低溫燒結核殼型錫鉍合金粉體及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110324383.8
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113102749B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 方斌;楊哲涵;胡紫嫣;張震;楊向民;梁瑩
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;廈門銀方新材料科技有限公司
• 主分類號: B22F1/17
• 分類號: B22F1/17;B22F1/18;B22F1/065;B22F9/24;C23C18/48
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 李鴻儒

本發明公開了一種低溫燒結核殼型錫鉍合金粉體，是由內核和外殼層組成，所述內核為球狀粉體，尺寸為0.1～4μm，內核選自銅粉、銀粉、鋁粉、氧化鋁粉或二氧化硅粉中的至少一種；所述外殼層為錫鉍合金層，厚度為0.1～1μm，所述錫鉍合金層中錫鉍的質量比為40:60～60:40，外殼層完整致密，球形度高。本發明制備的低溫燒結核殼型錫鉍合金粉體燒結溫度低且耐高溫、抗氧化，合金表層熔融溫度為139℃，可低溫燒結，燒結過程中種子球與錫鉍合金殼層形成新的三元合金及金屬間化合物，提高電路熔點，提升電路穩定性。

技術領域

本發明屬于柔性印刷電路用材料技術領域，具體地說，涉及一種低溫燒結核殼型錫鉍合金粉體及其制備方法與應用。

背景技術

隨著電子產品的高速迭代，作為電子產品核心部件的印制電路板(PCB)的生產工藝也在不斷進步。從早期的單層板、雙層板，到目前的多層板，PCB不斷向小型化、高集成度方向發展。然而，傳統的PCB生產工藝流程復雜、周期長，蝕刻過程污染嚴重，不僅效率低，且伴隨著高昂的環境成本。尋找高效、綠色的PCB生產工藝，成為PCB產業亟待解決的問題。

目前，以FR4樹脂復合板作為基材，采用點膠、絲印或噴墨等方式，將導電墨水或漿料印刷于基材形成電路，再經過固化工藝得到成品PCB，成為PCB工業化智能制造極具潛力的方案之一。目前所使用的銀、銅、碳系樹脂導電膠存在導電、導熱性能差等問題，無法滿足PCB電路對電導率和散熱性能的要求。

純金屬導電漿料具有強度高、熱導率高、體積電阻率低等突出優點，荷蘭《材料科學期刊》(J MATER SCI，2017年第52卷第5617頁)報道，用甲酸對銅粉進行表面處理，在銅粉表面包覆金屬有機化合物，以該銅粉制備的漿料涂膜，經過200℃，3min燒結，體積電阻率為21μΩ·cm。但是，由于包覆層為金屬有機物化合物，在燒結過程中分解釋放出氣體，導致導電薄膜表面形成多孔結構，銅粉與空氣接觸面積增大，易被氧化，電路耐候性差，無法滿足長期使用要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種粒徑可控、球形度高、包覆層厚度可控、燒結溫度低且耐高溫、抗氧化的低溫燒結核殼型錫鉍合金粉體。

本發明的另一個目的是提供一種所述低溫燒結核殼型錫鉍合金粉體的制備方法。

本發明的再一個目的是提供一種所述低溫燒結核殼型錫鉍合金粉體作為導電填料在制備印刷電路中的應用。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的第一方面提供了一種粒徑可控、球形度高、包覆層厚度可控、燒結溫度低(DSC熔點139℃，燒結溫度180℃)且耐高溫、抗氧化(190℃老化后電阻上升小于10％)的低溫燒結核殼型錫鉍合金粉體，是由內核和外殼層組成，所述內核為球狀粉體，尺寸為0.1～4μm，內核選自銅粉、銀粉、鋁粉、氧化鋁粉或二氧化硅粉中的至少一種；所述外殼層為錫鉍合金層，厚度為0.1～1μm，所述錫鉍合金層中錫鉍的質量比為40:60～60:40，外殼層完整致密，球形度高。

本發明的第二方面提供了一種所述低溫燒結核殼型錫鉍合金粉體的制備方法，包括以下步驟：

第一步，共還原制備合金前驅體

將質量比為1:(1～5)的錫鹽、鉍鹽，以及分散劑溶于有機溶劑作為母液；所述分散劑用量占錫鹽和鉍鹽總質量的2～15％；所述有機溶劑中錫鹽和鉍鹽的濃度之和為0.02～0.4g/mL；

將質量比為9.08：1的還原劑、分散劑以及微量堿溶于有機溶劑作為還原液；所述還原劑用量為錫鹽與鉍鹽總質量的0.1～0.4倍；

惰性氣氛下(氮氣或氬氣)，體系溫度控制在-10～5℃，將母液逐滴加入還原液中，母液滴入還原液的速度為0.3～5秒/滴，同時滴加堿液調節pH至8～12，母液與堿液滴加速度之比為(0.3～3):1，獲得合金前驅體；

第二步，種子球表面預處理