[发明专利]高温电子浆料用铅/银核壳复合粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温电子浆料用铅/银核壳复合粉的制备方法，属于新材料技术领域。

背景技术

银粉可用于电子工业制造导体厚膜浆料。将厚膜浆料丝网印刷在基板上形成导电线路的图案。然后将这些线路干燥并焙烧挥发除去液体有机载体，然后对银颗粒进行烧结。

印刷线路技术要求更密集和更精确的电子线路，为满足这些要求，导线的宽度已变得更窄，并且导线之间的间距也更小。形成密集的紧密堆积的细线路需要的银粉必须是尽可能接近于单一尺寸的致密堆积的球体。比如太阳能电池是一种能将太阳能转换成电能的半导体器件，在光照的条件下太阳能电池会产生电流，通过栅线和电极将电收集起来并传输出去。太阳能电池正面电极及栅线都是有导电银浆料通过高速高精度的丝网印刷、低温烘干、高温烧结等工艺而制成的。太阳能电池正面银浆主要有银粉、玻璃粉、添加剂和有机载体四部分组成。其中，银粉的性能尤为重要。但是银粉的价格昂贵，若在银粉镀上一层薄铅，这样不但能降低电子浆料的成本，同时也能完善银粉的表面形貌及提高粉体的振实密度。

目前用来制造银粉的许多方法可应用于制造银粉。例如，可采用热分解法，电化学法、物理方法如雾化或研磨，和化学还原方法。热分解法很可能产生海棉质的、团聚的多孔粉末，而电化学法产生为晶形的较大的粉末。一般采用物理方法制备薄片材料和很大的球形颗粒。化学沉积方法产生一定尺寸范围和形状的银粉。 用于电子应用的银粉一般采用液相还原方法制备。银粉可采用化学还原方法制备，该方法中使银的可溶性盐的水溶液与适当的还原剂在能够沉淀银粉的条件下反应。无机还原剂包括水合肼、亚硫酸盐和甲酸盐，无机还原剂可能产生粒度很粗、形状不规则的粉末，该粉末因为团聚而有大的粒度分布。 有机还原剂例如醇类、糖或醛类，有机还原可以与碱金属氢氧化物一起用于还原硝酸银。还原反应速率很快；因此很难控制，产生的粉末被残余碱金属离子污染。虽然这些粉末的粒度很小，但这些粉末的形状不规则，粒度分布较宽，不能良好堆积。这些类型的银粉显示难以控制烧结，厚膜导体线路中导线的分辨率不足。

因此，本发明希望开发一种铅/银核壳结构复合粉的制备方法，所述复合粉是可高度分散的，高导电性和高振实密度。本发明的方法是一种还原方法，该方法中通过化学还原法先制备高分散性球形微米/亚微米银粉，将制备的银粉分散在水中，然后按一定比例和一定的顺序配制稳定性良好的化学镀铅液，再将银粉溶液加入到搅拌的化学镀铅溶液中，沉淀出高振实密度、高导电性和受控形态的铅/银复合颗粒。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供高温电子浆料用铅/银核壳复合粉的制备方法，该方法制备出的复合粉具有高度分散、高导电性和高振实密度等性能。

本发明的技术方案是：通过化学还原法先制备高分散性球形微米/亚微米银粉，将制备的银粉分散在水中，然后按一定比例和一定的顺序配制稳定性良好的化学镀铅液，再将银粉溶液加入到搅拌的化学镀铅溶液中，沉淀出高振实密度、高导电性和受控形态的铅/银复合颗粒。具体制备步骤包括：

（1）以抗坏血酸为还原剂，硝酸银为银盐，PVP与聚乙二醇-4000为分散剂，制备高分散性微米/亚微米球形银粉，然后将银粉依次用酒精和蒸馏水分别清洗后在真空条件下干燥；

（2）首先配制次磷酸钠溶液，再依次加入甲基磺酸、甲基磺酸铅、ＥＤＴＡ、络合剂Ａ、抗坏血酸和硫脲，充分溶解后制得化学镀铅液；

（3）用浓度为0.03～0.3 mol/L稀硝酸洗涤活化步骤（1）制备的分散性微米/亚微米球形银粉，然后再将该银粉分散在浓度为4×10^-6～8×10^-4 mol/L的分散剂PVP与聚乙二醇-4000溶液中，再将该混合溶液加入到搅拌中的化学镀液中反应20～45分钟，反应温度为40～95℃，离心分离待用；然后用去离子水和酒精离心沉积和超声分散循环清洗，去除反应残余物，最终得到单分散铅/银核壳复合粉。

所述步骤（1）中高分散性微米/亚微米球形银粉制备是首先配制浓度为0.25~1.5mol/L的硝酸银溶液、浓度为0.3～4.5mol/L的抗坏血酸溶液，然后按照分散剂与硝酸银的质量比为0.01～0.1：1备料，将分散剂均分成两份，分别加入硝酸银溶液和抗坏血酸溶液中，用氨水调节pH值为3～6，再将硝酸银溶液倒入抗坏血酸溶液中，先以小于50r/min的速率搅拌5分钟，再以150～500r/min的速率搅拌15～25min，离心分离得到分散性微米/亚微米球形银粉。