一种银颗粒及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种银颗粒及其制备方法与应用，所述银颗粒粒径d

【技术实现步骤摘要】
一种银颗粒及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及半导体相关
，尤其是涉及一种银颗粒及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着光伏产业和新兴电子产业的发展，电子导电浆料有着越来越广泛的应用。作为最主要导电组分的金属粉体，其性能对导电浆料的品质有着至关重要的影响。由于导电性能好且价格相对低廉，银成为了制备浆料用粉末的主要原料。因此，银粉的性质是直接影响导电浆料性的关键因素。
[0003]理论上，纳米银颗粒具有较大的表面能，单位比表面能增加，烧结驱动力也相应增加，烧结温度降低。然而纳米级纯银颗粒在热力学上通常处于不稳定状态，受范德华力、静电力或者晶粒间化学键的影响，易引发粒子间的自发吸引，导致严重的团聚，进而导致烧结温度较高同时还会对后续银浆印刷性能产生极为不利的影响。因此，近年来，亚微米银颗粒及微米银颗粒成为了银粉制备领域的重要研发方向。
[0004]目前，银粉的制备方法包括物理方法和化学方法，其中，物理方法制备工艺复杂且制备的银粉性能差，因此，主要采用化学方法制备。传统化学方法制备银粉一般由银盐溶液和还原剂溶液经氧化还原反应合成的，还原剂主要为抗坏血酸溶液或者采用甲醛溶液并加入硝酸降低pH为获得较低还原电位，增强还原强度。在酸性条件，银粉颗粒能迅速发生还原反应，但是在酸性条件下发生还原反应生成银粉的同时，也发生着腐蚀反应。腐蚀反应主要由于大量的氢离子受还原反应产生的，因此，传统化学方法制备的银粉通常晶粒较大、表面刻蚀严重导致低温活性差。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种银颗粒，该银颗粒粒径较小、烧结温度低且低温活性好。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提出了一种银颗粒，所述银颗粒粒径d
50
在0.5μm
‑
2.5μm之间、松装密度在3.0g/cm3以上、振实密度在5.0g/cm3以上；所述银颗粒热收缩起始温度不超过250℃，热收缩终止温度不高于700℃，热收缩率在12%以上。
[0007]根据本专利技术的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：本专利技术方案的银颗粒粒径在亚微米至微米级，不易团聚，振实密度大、松装密度高、分散性好，烧结温度低，低温活性高。本专利技术方案的银颗粒烧结活性高，在热收缩起始温度不超过250摄氏度，热收缩终止温度不高于700摄氏度时，热收缩率即可达12%以上，而块银的熔点高达961.93℃，本专利技术方案的银颗粒表面活性显著提高。松装密度高，颗粒表面粗糙度低；振实密度高，相同配比下制得的银浆中固含量更高，印刷烧结后形成的导电膜致密均匀，孔隙率低，导电性能优良，采用本专利技术方案银颗粒制得的导电银浆具有良好的印刷性能，在导电银浆、光伏电池、电子元器件等领域具有良好的应用前景。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述银颗粒的粒径d
50
为0.72μm、1.25μm或0.51μm。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述银颗粒的松装密度为3g/cm3‑
5g/cm3。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述银颗粒的松装密度为4.16g/cm3、4.57g/cm3或4.67g/cm3，在本专利技术的一些实施方式中，所述银颗粒的振实密度为4g/cm3‑
6g/cm3。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述银颗粒的振实密度为5.28g/cm3、5.43g/cm3或5.55g/cm3。
[0012]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述热收缩起始温度在200℃
‑
230℃之间。
[0013]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述热收缩终止温度不高于600℃。本专利技术方案的银颗粒具有良好的低温活性，低温活性银颗粒具有热导率高、导电率高、膨胀系数小、散热性能好等优点。
[0014]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述热收缩终止温度在500℃
‑
600℃之间。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述银颗粒的比表面积通过BET法测定在0.4m2/g
‑
0.8m2/g之间。如比表面积为0.43m2/g、0.47m2/g、0.48m2/g、0.5m2/g、0.55m2/g、0.57m2/g、0.62m2/g、0.65m2/g、0.7m2/g、0.75m2/g等。本专利技术方案的银颗粒比表面积较大且振实密度高，表面银颗粒结晶完整性好，颗粒间结合较紧密。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述银颗粒呈球形或类球形。呈球形或类球形，使得银粉具有更高的分散性。
[0017]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述银颗粒表面具有油性包覆层。表面带有油性包覆层，使得粉体吸油值增加，有效提升了银粒子在油性溶剂中的分散均匀性及分散稳定性，使得其制得的导电银浆具有良好的印刷性能、导电性。
[0018]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述银颗粒的吸油值在23%以下。如22.1%、19.7%、18.2%等。
[0019]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述银颗粒的吸油值在10
‑
23%之间。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述银颗粒呈粉末状。
[0021]根据本专利技术的另一个方面，提出了一种银颗粒的制备方法，包括如下步骤：S1、将含有分散剂的银盐溶液加入到还原剂溶液中；S2、随着反应时行，反应体系pH降低，当反应体系的pH降低至1.5以下时，升高pH；S3、当pH升高至4
‑
5时，加入有机酸溶液，控制pH在2.5以下直至反应体系pH不再变化；S4、调节pH至3
‑
5并控制温度在10℃至60℃之间，保温，即得；其中，所述含有分散剂的银盐溶液反应前的温度不超过15℃，且步骤S2之前反应体系温度不超过35℃，在步骤S3之前反应体系温度不超过50℃，步骤S3进行时，反应体系温度不超过60℃。
[0022]根据本专利技术的一种优选的实施方式的制备方法，至少具有以下有益效果：通过控制反应过程中pH变化（酸
‑
碱
‑
酸
‑
碱，即pH值低
‑
高
‑
低
‑
高）及温度，从而有效控制银颗粒的生长速度及粒径范围，使得银颗粒保持较小且均一的粒径水平，从而获得低温活性银颗粒。对反应体系酸
‑
碱
‑
酸
‑
碱的变化过程与温度进行同步协同控制，从而有效控制生产速度与粒径生长范围，使得银粉保持粒径小且均匀的状态，进而使得制得的银颗粒低温活性高。
[0023]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述含有分散剂的银盐溶液中的pH不超过3。通过硝酸等非还原性酸将pH调控至3。
[0024]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述分散剂包括非离子表面活性剂。优选采用非离子表面活性剂，稳定性更佳，不易受pH调节过程影响，在不同环境下仍能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银颗粒，其特征在于：所述银颗粒粒径d
50
在0.5μm
‑
2.5μm之间、松装密度在3.0g/cm3以上、振实密度在5.0g/cm3以上；所述银颗粒热收缩起始温度不超过250℃，热收缩终止温度不高于700℃，热收缩率在12%以上。2.根据权利要求1所述的银颗粒，其特征在于：所述银颗粒的比表面积通过BET法测定在0.4m2/g
‑
0.8m2/g之间；和/或，所述银颗粒呈球形或类球形；和/或，所述银颗粒表面具有油性包覆层；和/或，所述银颗粒的吸油值在23%以下；和/或，所述银颗粒呈粉末状。3.一种银颗粒的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、将含有分散剂的银盐溶液加入到还原剂溶液中；S2、随着反应时行，反应体系pH降低，当反应体系的pH降低至1.5以下时，升高pH；S3、当pH升高至4
‑
5时，加入有机酸溶液，控制pH在2.5以下直至反应体系pH不再变化；S4、调节pH至3
‑
5并控制温度在10℃至60℃之间，保温，即得；其中，所述含有分散剂的银盐溶液反应前的温度不超过15℃，且步骤S2之前反应体系温度不超过35℃，在步骤S3之前反应体系温度不超过50℃，步骤S3进行时，反应体系温度不超过60℃。4.根据权利要求3所述的银颗粒的制备方法，其特征在于：所述含有分散剂的银盐溶液中的pH不超过3；和/或，所述还原剂溶液的pH不超过3；优选地，所述分散剂包括非离子表面活性剂；优选地，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯胶、司盘80中的至少一种；优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵维巍，陆国锋，
申请(专利权)人：深圳市哈深智材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：