[发明专利]化学沉积法制备纳米厚度片状银粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料及电子浆料领域，特别涉及一种纳米厚度片状银粉的制备方法。

背景技术

片状银粉因其优良的导电性而被作为导电填料广泛地应用于电子浆料行业。是射频识别、有机发光二极管、太阳能电池、电子纸、电子封装、混合集成电路等电子元器件的主要功能材料。

由片状银粉所制备的导电浆料，颗粒间多以面-面接触，具有较大的接触面积，从而降低了接触电阻，提高了导电浆料的导电性。同时，片状银粉间的堆积为面与面逐层堆叠，不但降低了涂层厚度，而且节省银用量，为电子元器件的小型化和大规模集成电路的制作提供了有利条件。

片状银粉的制备方法主要有机械球磨法和化学还原法，化学还原法又包括光诱导法、界面还原法、模板法等。目前电子浆料用的片状银粉绝大部分采用机械球磨法生产。但机械球磨法能耗高，影响因素多，制备过程容易受到杂质污染，产品技术指标不稳定，特别是片状银粉粒度分布宽、表面粗糙、厚度不均且不可控。由其制备的电子浆料，导电颗粒间的接触是粗糙的面-面接触，导致接触电阻大，导电性能低。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种基于化学沉积法制备粒度分布窄、粒度可控、厚度均一、表面光滑平整的纳米厚度片状银粉的方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

（1）在基底上均匀涂布一层可溶性树脂；

（2）利用化学沉积法在涂布了可溶性树脂的基底上沉积一层纳米厚度的银膜；

（3）利用有机溶剂溶解可溶性树脂，使纳米厚度的银膜从基底上剥离下来，得到含有粗片状银粉的浆料；

（4）将含有粗片状银粉的浆料进行离心，分离得到纳米厚度粗片状银粉；或者将含有粗片状银粉的浆料进行粉碎后并离心，分离得到纳米厚度的细片状银粉。

上述步骤（4）得到的纳米厚度粗片状银粉或纳米厚度细片状银粉，可进一步通过以下步骤（5）洗涤：即用有机溶剂洗涤，并离心分离去除可溶性树脂，得到成品纳米厚度片状银粉。更具体地说，可将超声粉碎后获得的细片状银粉用有机溶剂洗涤之，然后用高速离心分离机进行分离，反复三次，使细片状银粉中残留的可溶性树脂含量降至0.1%以内，得到粒径分布窄、表面光滑的纳米厚度片状银粉。

步骤（1）中所述的可溶性树脂为丙烯酸树脂，分子量40000-70000，涂布方法为丝网印刷法。

所述可溶性树脂先采用溶剂溶解后，再采用丝网印刷法在基底上涂布，80-120℃烘烤20-60分钟，得到均匀的可溶性树脂层；所述溶剂为丙酮、环己酮、乙酸乙酯或丁酮；丙烯酸树脂与溶剂的质量比为1:7~1:11。

步骤（2）中，对涂布了可溶性树脂的基底进行亲水、敏化处理，然后利用化学沉积法在树脂层表面沉积一层纳米级厚度的银膜。

所述的亲水处理是将涂布了树脂层的基底浸入0.25~0.35 mM十二烷基硫酸钠溶液中，5～10min后取出，用水冲洗。

所述的敏化处理是将涂布了树脂层的基底浸入到14~17.7 mM氯化亚锡溶液中，5～10min后取出，用水冲洗。

所述的化学沉积法是向硝酸银溶液中滴加氨水，直至析出的氧化银沉淀完全溶解，然后加入氢氧化钠溶液，溶液再次变黑，继续滴加氨水至完全清澈，得到银氨溶液；向葡萄糖溶液中滴加硝酸，加热、再冷却后加入少量乙醇，得到还原液；于室温下将银氨溶液和还原液混合，通过银镜反应在基底上沉积纳米级银膜。

优选地，所述的化学沉积法是向20~30 mM硝酸银溶液中滴加浓度为24~28 wt %的氨水，直至析出的氧化银沉淀完全溶解，然后加入1.25 M氢氧化钠溶液，溶液再次变黑，继续滴加氨水至完全清澈，得到银氨溶液；向葡萄糖溶液中滴加少量硝酸，90~100℃下加热5~10 min，冷却后加入少量乙醇，得到还原液。于室温下将银氨溶液和还原液以1:1~1:1.2的体积比混合，通过银镜反应在基底上沉积纳米级银膜。

作为一种具体的实施方案，可采用以下方法进行亲水处理：将涂布了可溶性树脂层的基底浸入到0.35 mM十二烷基硫酸钠溶液中，5～10min后取出，用超纯水冲洗。敏化处理是将亲水处理后的基底浸入到17.7 mM氯化亚锡溶液中，5～10min后取出，用超纯水冲洗。化学沉积法是敏化完毕后，将30 mM银氨溶液和23 mM葡萄糖还原液在室温下以1:1的体积比先后喷淋到基底上，通过银镜反应在基材上沉积银膜，待银膜达到给定厚度后停止喷淋，取出后用水冲洗。

优选地，步骤（3）或（5）中，所述的有机溶剂为丙酮、环己酮、乙酸乙酯或丁酮；