一种锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法及低温导电浆料技术

本发明专利技术提供了一种锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法及低温导电浆料，其中，所述方法包括如下步骤：S10、对铜粉表面进行预处理，以去除铜粉表面氧化物及杂质；S20、将经预处理的铜粉置于电镀液中，电镀液含有有机膦化合物添加剂；以锡金属或锡合金为阳极，以铜粉为阴极，对铜粉进行电镀，电镀过程中，使铜粉处于分散状态；S30、电镀完成后，经过滤、洗涤、干燥，得到锡或锡合金包覆的铜粉。本发明专利技术通过有机膦化合物的添加大大改善了铜粉表面生成的锡或锡合金包覆层的致密性，进而使得制备的锡包铜粉或锡合金包覆的铜粉具有更好的抗氧化性的优势。合金包覆的铜粉具有更好的抗氧化性的优势。合金包覆的铜粉具有更好的抗氧化性的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法及低温导电浆料


[0001]本专利技术涉及金属粉体
，具体地，涉及一种锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法，以及以该方法获得的铜粉为原料组分制备的低温导电浆料。

技术介绍

[0002]受异质结晶硅光伏电池工艺的限制，异质结电池的金属化是由低温固化型导电浆料来完成的。低温导电浆料的细线能力和导电性直接影响到异质结电池的发电效率。相比于高温烧结型导电浆料烧结后导电颗粒“熔融”在一起的直接导电机制，低温固化的导电浆料是通过导电颗粒间的隧道效应或直接接触来进行的。同时，保留在固化后的低温固化浆料中的高分子树脂会降低其导电性。因此，使用同样的导电材料的低温固化浆料的导电性通常要低于高温烧结型浆料。这使得，要使用更多的低温导电浆料，才能达到与高温烧结型浆料相当的导电性，在异质结电池中使用银基低温导电浆料增加了电池的成本。目前高成本的银基金属化方案是制约异质结光伏电池发展的因素之一。
[0003]纳米银粉可在低温时烧结，因此，在适当的工艺下，在低温导电银浆中添加纳米银粉可提高其导电性，但纳米银粉的使用大大提升了成本。现有技术使用铜粉作为低温导电材料来替代银粉也是降低成本的途径之一。但是铜在空气中容易被氧化，在此情况下，本领域已发展出通过银包覆提高铜粉抗氧化性的相关技术方案，且目前银包覆铜的低温导电浆料已在异质结电池中开始得到应用。虽然该方案降低了成本，但本领域技术人员仍在寻找能够在保证导电性的同时进一步降低成本的低温固化型导电浆料。
[0004]锡和锡基合金的熔点低，在低温固化温度下可以“熔融”在一起。因此，本领域有技术人员提出用锡或锡基合金包覆的铜粉替代银粉或银包铜粉，由此实现提高低温固化型导电浆料的导电性和降低成本的双重作用。锡具有抗氧化、抗腐蚀、易焊接等性能，其被广泛应用在电子电路中。如电镀锡通常是电子元器件的最后一道工序(t in
‑
finish)。电镀锡也得到了广泛的研究。Walsh and Low的综述文章总结了电镀锡的最新进展(A review of developments in the electrodeposition of tin,F.C.Walsh and CTJ Low,Surface and Coatings Technology,Volume 288,pages 79
‑
94,2016)。Ilgar的专利揭示了在钢基板上镀锡的工艺(US 5814202,Electrolyt ic tin plating process with reduced sludge production,1998)。
[0005]在锡的电镀工艺中，电镀液的选择特别是电镀液中添加剂的选择对于电镀层的质量以及制备出来的包覆铜粉的性能起着至关重要的作用。然而现有技术中使用的电镀液，往往难以在铜粉表面形成致密的电镀层，由此使得制备的包覆铜粉难以满足抗氧化性要求，大大限制了锡和锡基合金包覆的铜粉在低温导电浆料中的应用。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法，以及以该方法获得的铜粉为原料组分制备的低温导电浆料，本专利技术所制备的锡包铜
粉或锡合金包覆的铜粉具有良好的抗氧化性，以该铜粉制备的低温导电浆料在实现高导电性的同时，成本大大降低。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下所述技术方案：
[0008]一种锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S10、对铜粉表面进行预处理，以去除铜粉表面氧化物及杂质；
[0010]S20、将经预处理的铜粉置于电镀液中，电镀液含有有机膦化合物添加剂；以锡金属或锡合金为阳极，以铜粉为阴极，对铜粉进行电镀，电镀过程中，使铜粉处于分散状态；
[0011]S30、电镀完成后，经过滤、洗涤、干燥，得到锡或锡合金包覆的铜粉。
[0012]优选地，所述有机膦化合物为二膦酸、三膦酸、亚甲基膦酸和羧酸基膦酸的任意一种或多种。
[0013]优选地，所述有机膦化合物为氨基三甲基膦酸(ATMP)、乙二胺三甲基膦酸(EDTMP)、羟基乙基二膦酸(HEDP)、二乙烯三氨五甲基膦酸(DTPMP)、膦酸丁烷三羧酸(PBTCA)的任意一种或多种。
[0014]优选地，步骤S10中，所述预处理为采用稀硫酸水溶液洗涤去除铜粉表面的氧化物及杂质。
[0015]优选地，步骤S10中，所述铜粉为微米铜粉。
[0016]优选地，与锡生成锡合金包覆层的金属为Pb、In、Bi、Zn、Ag中的任意一种或多种优选地，步骤S20中，所述电镀液为阳极金属的硫酸溶液。
[0017]优选地，步骤S20中，铜粉电镀时，电镀的工作腔处于旋转状态，以使铜粉处于分散状态。
[0018]一种锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法，包括如下步骤：
[0019]S10、对铜粉表面进行预处理，以去除铜粉表面氧化物及杂质；
[0020]S20、将经预处理的铜粉置于含有锡或锡合金对应的金属离子的化镀液中，所述化镀液还含有还原剂和有机膦化合物添加剂，化镀过程中，使铜粉处于分散状态；
[0021]S30、化镀完成后，经过滤、洗涤、干燥，得到锡或锡合金包覆的铜粉。
[0022]一种低温导电浆料，采用以上任一项所述方法制备的锡或锡合金包覆的铜粉作为原料组分。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0024]1.本专利技术提供的锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法，电镀液或化镀液中的有机膦化合物添加剂通过在铜粉和铜粉表面生成的锡和锡合金颗粒的吸附影响和控制锡和锡合金的成核和生长，进而影响和控制包覆层的性能。有机膦化合物的添加大大改善了铜粉表面生成的锡或锡合金包覆层的致密性，进而使得制备的锡包铜粉或锡合金包覆的铜粉具有更好的抗氧化性的优势。
[0025]2.本专利技术提供的以上述方法获得的铜粉为原料组分制备的低温导电浆料，采用锡或锡基合金包覆的铜粉替代传统使用的银粉或银包铜粉，由此实现在提高低温固化型导电浆料的导电性的同时，大大降低成本。
附图说明
[0026]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、
目的和优点将会变得更明显：
[0027]图1示出了实施例2和对比例2所制得的锡铅包覆铜粉的重量随热处理时间的变化。
具体实施方式
[0028]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0029]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030]下述实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S10、对铜粉表面进行预处理，以去除铜粉表面的氧化物及杂质；S20、将经预处理的铜粉置于电镀液中，电镀液含有有机膦化合物添加剂；以锡金属或锡合金为阳极，以铜粉为阴极，对铜粉进行电镀，电镀过程中，使铜粉处于分散状态；S30、电镀完成后，经过滤、洗涤、干燥，得到锡或锡合金包覆的铜粉。2.根据权利要求1所述的锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法，其特征在于，所述有机膦化合物为二膦酸、三膦酸、亚甲基膦酸和羧酸基膦酸的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法，其特征在于，所述有机膦化合物为氨基三甲基膦酸(ATMP)、乙二胺三甲基膦酸(EDTMP)、羟基乙基二膦酸(HEDP)、二乙烯三氨五甲基膦酸(DTPMP)、膦酸丁烷三羧酸(PBTCA)的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的锡或锡合金包覆的铜粉的制备方法，其特征在于，步骤S10中，所述预处理为采用稀硫酸水溶液洗涤去除铜粉表面的氧化物及杂质。5.根据权利要求1所述的锡或锡合金包...

【专利技术属性】
技术研发人员：金光耀，
申请(专利权)人：晶澜光电科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：