CN107866562A - 一种球形金微粉及其制备方法和应用 - Google Patents

一种球形金微粉及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球形金微粉，所述球形金微粉的粒径分布范围为0.05μm‑10μm，D0.5粒径为0.5μm‑3.5μm，所述球形金微粉的比表面积小于0.8m2/g，粒径分布窄、分散性优良、比表面积小，金微粉纯度大于99.9％，特别适合作为MCM金导体厚膜电极浆料制备用优质功能相原材料。还公开了一种球形金微粉制备方法，采用化学还原法，并采取程序升温控制反应温度和速度，可以有效提高金微粉的粒径和收率，工艺过程简单，制备过程的重现性好、周期短。通过改进，制备得到的金微粉能够满足多芯片组件陶瓷基板的厚膜金导体浆料应用需求。

Description

一种球形金微粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于金属粉体技术领域，尤其涉及一种球形金微粉及其制备方法和应用。
背景技术
多芯片组件(MCM)具有组装密度高、互连线短、体积小、重量轻、性能优良、功能多样等特点，在组装密度、信号传播速度、电性能以及可靠性等方面独具优势，在高性能电子装备领域具有广泛应用。MCM基板使用配套厚膜导体浆料，通过丝网印刷工艺制备电路，在组件中用于电路节点间的导电布线、多层电路导体层间的电连接、端接区以及元器件与更高一级组装的电互连等。由于金具有优良的化学稳定性、导电性以及在通常环境中几乎没有电迁移趋向等优点，因此厚膜金导体可在比较苛刻的环境中工作，是制备高可靠性MCM组件的首选。
金微粉是厚膜金导体浆料中的功能相，金导体浆料成膜后的电阻率、致密程度等关键技术指标均和浆料中所含有的金微粉密切相关，而金微粉的性能主要取决于其形貌结构、粉末粒度及其分布范围等形态特征，金微粉的结构特征主要包括金微粉的形状、表面积和表面缺陷等，所有这些因素将决定金微粉成膜后的综合性能。
现有金导体浆料中的金微粉普遍采用液相化学还原法制备得到，但现有的制备工艺往往采用单一还原剂、恒定反应温度，制得的产品在粒径、形貌等性能特征上尚不足以满足MCM封装基板应用的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种粒径分布范围窄、分散性优良、比表面积小、特别适合制备MCM陶瓷基板表面和内部电极用厚膜金导体浆料的球形金微粉，还提供一种工艺过程简单、制备周期短、制备过程的重现性好的球形金微粉的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种球形金微粉，所述球形金微粉的粒径分布范围为0.05μm-10μm，D0.5粒径为0.5μm-3.5μm，所述球形金微粉的比表面积小于0.8m2/g。
上述的球形金微粉中，优选的，所述球形金微粉的粒径分布范围为0.1μm-5μm，D0.5粒径为1.0μm-3.0μm。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的球形金微粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制氯金酸溶液；
(2)将保护剂溶于水后与还原剂溶液混合，搅拌加热，配制成均一的反应底液；
(3)将所述步骤(1)配制得到的氯金酸溶液以恒定流速加入所述步骤(2)配制得到的反应底液中，进行化学还原反应，在所述化学还原反应过程中，采取多段式程序升温控制反应速度，并维持反应体系的pH值恒定在3-6；
(4)待所述步骤(3)的还原反应结束后进行后处理，得到所述的球形金微粉。
上述本发明的制备方法中，我们提出了在整个化学反应过程中采取程序升温控制反应温度的操作方案。传统的化学还原方法制备金微粉时，通过对反应速率的控制可以控制被还原出的金原子的量。由Arrhennius方程式可知，增大反应物浓度和提高反应温度均可加快氧化还原反应速率，从而增加被还原出的金原子的量。金原子形成金微粉的过程包括晶核的形成和长大两个过程，是晶核不断形成，形成的晶核不断长大的过程，伴随这一过程而发生的则是系统的吉布斯自由能降低。因此，在化学还原过程中，粉体的粒径与粉体形成时的成核速率和长大速率有关。由于形核和长大同步竞争发生，粉体长大的同时还有新的晶核形成，这导致制备得到的金微粉粒径分布宽，平均粒径较小。本发明采用多段式程序升温控制反应速度，控制单位时间内还原出的金原子的量。在反应初始阶段中，采取较低的反应温度(40-80℃)，该温度段下金的还原速度较慢，单位时间内生成的金原子数量较少，以此来控制单位时间内形成的金晶核的数量。该程序度时间不宜过长，3-15min即可。在晶核形成后，反应的第二阶段，快速升高温度(60-85℃)。此时溶液中的金晶核的数目由第一阶段主导，第二阶段中还原出的金原子倾向于和晶核反应形成新相促进晶核的长大，长大速度占优，故第二阶段采用高温反应，加快还原速度，生产的金原子在晶核上富集促进晶核长大，达到提高金微粉的粒径的作用。第二阶段反应30min-1h之后，金的还原反应趋于完成，进入反应的第三阶段，此时溶液中的氯金酸离子浓度大幅下降，导致反应速度下降；故需要再次升高温度(85-95℃)，加快反应速度，补偿由于离子浓度下降导致的反应速度减慢，以保证溶液中的金可以全部还原成金原子，提高金微粉的收率。此阶段时间控制在20-40min即可，时间短则反应不充分，时间长则容易由于高温反应导致溶液挥发损失。通过上述改进，可以后效控制金微粉的平均粒径D0.5在0.5μm-3.5μm之间变动。
上述本发明的制备方法中，反应pH对制得的金微粉粒径大小、分散性等均有影响。随着反应液pH值的增大，还原剂的电位降低，还原性增强，从而使得成核速度加快，形核速度远远大于生长速度，形核成为反应的主导方面，从而使得制备的金粉粒径随之减小。因此，pH值不宜过高，优选控制在3-6。
上述的球形金微粉的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，配制氯金酸溶液的具体操作步骤如下：在海绵金中加入去离子水并加热至微沸，然后分多次加入王水溶金，且溶液始终保持微沸状态，直至金完全溶解，然后加入盐酸赶硝，且溶液保持微沸状态，待无棕色烟雾冒出即停止加盐酸，再加去离子水赶酸直至无刺鼻性气体逸出，加热浓缩即得所述的氯金酸溶液。目前，金微粉的制备金源溶液主要有雷酸金和氯酸金溶液两种体系，其中雷酸金在弱酸性、中性、碱性反应溶液体系中稳定存在，氯酸金在强酸性反应体系中稳定存在。由于反应液pH值增大，还原剂的电位降低，还原性增强，从而使得成核速度加快，形核速度大于生长速度，容易使得制备的金粉形貌不规则，粒径减小，本发明反应pH优选控制在3-6，为酸性反应体系，故本发明优选氯酸金溶液体系。
优选的，所述步骤(2)中，保护剂为阿拉伯树胶。金微粉的制备选用的保护剂主要有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和阿拉伯树胶两种。PVP的保护效果较好，且具备一定还原性，制备的粉体形貌粒径可控，但是，PVP的水溶性不好，反应完成后，附着在金微粉表面的PVP难于用水清洗去除干净。本发明所制备的金微粉主要用于制备多芯片组件的陶瓷基板和/或内部电极用厚膜金导体浆料，如保护剂有残余，则影响金微粉和浆料有机组分的相容性。故本发明优选水溶性更好，反应完成后容易清洗去除的阿拉伯树胶作为保护剂。
阿拉伯树胶溶于水后得到的阿拉伯树胶溶液其浓度控制在10g/L-100g/L，所述还原剂溶液包括草酸、亚硫酸氢钠、对苯二酚和L-抗坏血酸中的一种或几种，其用量为理论用量的100％-350％，所述搅拌加热的搅拌速度控制在100-300rpm，加热至50-80℃。
优选的，所述步骤(3)中，化学还原反应的具体操作步骤如下：将所述步骤(2)配制得到的反应底液加热至40-80℃后，将所述步骤(1)配制得到的氯金酸溶液以恒定流速加入所述反应底液中，加入完毕后反应3-15min，进行程序升温，在3-10min内升高温度至60-85℃，继续反应30min-1h，然后在3-10min内升高温度至85-95℃，继续反应20min-40min，整个反应过程中通过滴加氨水维持反应体系的pH值恒定在3-6之间的某一值。
优选的，所述步骤(4)中，后处理的具体操作步骤如下：待所述步骤(3)的还原反应结束后，进行固液分离，并对固体产物进行洗涤、干燥，得到所述的球形金微粉。更优选的，后处理的具体操作步骤如下：待所述步骤(3)的还原反应结束后，先进行固液分离(可采用压滤方式进行固液分离)，再对固体产物进行洗涤，一般分别采用蒸馏水、95％乙醇两次洗涤金微粉(例如用30℃-50℃蒸馏水清洗2-4次直至洗涤水的电导率为10μs/cm-20μs/cm，再用95％的乙醇洗涤2-4次即可)，最后进行干燥(例如在真空干燥箱中40℃-50℃温度下干燥5h-10h)，得到所述的球形金微粉。
优选的，所述化学还原反应中，氯金酸溶液的浓度控制在12g/L-120g/L，氯金酸与阿拉伯树胶的质量比为1∶(0.2-1.0)，氯金酸溶液的流速恒定，流速控制在30mL/min-1000mL/min。
经过反复实验发现：
1)氯金酸溶液浓度如果过低，金微粉的一次产量过少，不能满足实际生产需要，氯金酸浓度如果过大，还原反应过程可能过于剧烈，反应不均匀，容易导致制备的金微粉粒径分布范围变宽，因此氯金酸溶液的浓度优选控制在12g/L-120g/L；
2)如果保护剂的用量过少，则制备得到的金微粉球形度不好，有一定程度的团聚现象，且球形金微粉容易分散不均匀，随着保护剂用量的不断增大，金微粉粒径则不断减小，形貌容易变得不规则，粒径分布范围也容易变宽，同时，溶液粘度过大，使金微粉的洗涤变得相对困难，也提高了制备成本，因此保护剂阿拉伯树胶溶液的浓度优选控制在10g/L-100g/L，氯金酸与保护剂阿拉伯树胶的用量比质量比优选为1∶(0.2-1.0)；
3)各还原剂制得的金微粉粒径及形貌都不同，这是因为各还原剂的还原能力不同，而且晶体结构及对称性不同；草酸为单斜片状晶体，结晶为针叶状；亚硫酸氢钠为单斜晶体，其结晶为树枝状；VC和对苯二酚为针状晶体，其结晶为球形；而且当还原剂浓度过高或过低时，制备出的金微粉的平均粒径容易超出目标范围，粒径分布也变得相对不均匀，因此还原剂溶液优选为草酸、亚硫酸氢钠、对苯二酚和L-抗坏血酸中的一种或几种，还原剂的用量优选为理论用量的100％-350％；
4)当氯金酸的滴加速度过快时，成核速度较快，短时间内可以形成大量的晶核，并消耗大量的反应物，成核基本结束时，溶液中氯金酸的过饱和度降低，晶核的成长速度减慢，使金微粉粒径减小；当氯金酸的滴加速度减慢时，成核速度较慢，氯金酸的过饱和度变化很慢，晶核的成长速度增大，使得金微粉粒径增大；但是当滴加速度过慢时，金微粉粒径却容易出现变小，分布变宽，比表面积变大的现象，因此氯金酸溶液加入时的恒定流速优选控制在30mL/min-3000mL/min。
基于一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的球形金微粉的应用，所述球形金微粉用于制备厚膜金导体浆料，所述厚膜金导体浆料用于制备多芯片组件的陶瓷基板。
上述的应用，优选的，所述厚膜金导体浆料由金微粉、玻璃粉、无机氧化物和有机载体混匀后进行轧制得到，所述厚膜金导体浆料通过丝网印刷工艺印刷在多芯片组件的陶瓷基板上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的球形金微粉，粒径分布范围为0.05μm-10μm，D0.5粒径为0.5μm-3.5μm，比表面积小于0.8m2/g，粒径分布窄、分散性优良、比表面积小，金微粉纯度大于99.9％，特别适合作为MCM金导体厚膜电极浆料制备用优质功能相原材料。
2、本发明的制备方法，采用化学还原法，并采取程序升温控制反应温度和速度，可以有效提高金微粉的粒径和收率，工艺过程简单，制备过程的重现性好、周期短。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1制备的球形金微粉的SEM照片。
图2为本发明实施例1制备的球形金微粉的粒径分布图。
图3为本发明实施例2制备的球形金微粉的SEM照片。
图4为本发明实施例2制备的球形金微粉的粒径分布图。
图5为本发明实施例3制备的球形金微粉的SEM照片。
图6为本发明实施例3制备的球形金微粉的粒径分布图。
图7为本发明实施例4制备的球形金微粉的SEM照片。
图8为本发明实施例4制备的球形金微粉的粒径分布图。
图9为本发明实施例5中采用本发明的球形金微粉作为主要功能相，制备的厚膜金导体浆料，在多芯片组件陶瓷基板上制备的厚膜电路图形照片。
图10为本发明实施例5中采用本发明的球形金微粉作为主要功能相，制备的厚膜金导体浆料，在多芯片组件陶瓷基板上制备的厚膜电路图形的截面微观形貌图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种如图1和图2所示的本发明的球形金微粉，该球形金微粉的粒径分布范围为0.2μm-5μm，粒径分布集中，D0.5粒径为1.769μm；该球形金微粉的比表面积为0.314m2/g。
本实施例的球形金微粉主要通过以下步骤制备得到：
(1)配制氯金酸溶液：将19.7g海绵金置于洁净的烧杯中，加入少量的去离子水并加热至微沸，然后分多次加入适量王水溶金，且溶液始终保持微沸状态，直至金颗粒完全溶解；加入盐酸赶硝，且溶液保持微沸状态，待无棕色烟雾冒出即停止加盐酸，最后再加去离子水赶酸直至无刺鼻性气体逸出，加热浓缩得到300ml氯金酸溶液，备用；
(2)配制反应底液：往玻璃反应釜中加1L水，然后加入保护剂10g阿拉伯树胶、还原剂24.3g草酸(理论用量的180％)，搅拌(转速为100rpm)并加热到60℃得到均一溶液；
(3)化学还原反应：首先将所述步骤(2)配制得到的反应底液加热至40-80℃后，将所述步骤(1)配制得到的氯金酸溶液以30mL/min-1000mL/min的恒定流速加入所述反应底液中，溶液立刻由乳白色变成深褐色，最后变成砖红色，反应10min；然后进行程序升温，在3-10min内将体系温度升至70℃，继续反应40min；在3-10min内再次将体系温度升至90℃，反应30min，完成后终止反应，自然冷却降温，整个反应过程中通过滴加浓度为4wt％-10wt％的氨水维持反应体系的pH值恒定在3-6之间的某一值；
(4)后处理：将反应完成后的反应液过滤，用30℃-50℃的去离子水洗多次至洗涤水的电导率为10μs/cm-20μs/cm，再用95％的乙醇洗涤2次；将所得金微粉产品放在真空干燥箱中，在40℃-50℃条件下干燥10h后得到成品。
对本实施例制得的金微粉成品进行SEM的拍照和粒度分布检测，结果分别如图1和图2所示。由图1和图2可见，该成品的微观形貌呈球形，成品的粒径分布范围为0.5μm-5μm，粒径分布集中，D0.5粒径为1.769μm，比表面积为0.314m2/g，粒径分布窄、分散性优良、比表面积小。金微粉经等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)元素分析结果如表1，表明其金含量为99.9356％。
表1：金微粉经等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)元素分析结果
实施例2：
一种如图3和图4所示的本发明的球形金微粉，该球形金微粉的粒径分布范围为1μm-7μm，粒径分布集中，D0.5粒径为2.529μm；该球形的比表面积为0.218m2/g。
本实施例的球形金微粉主要通过以下步骤制备得到：
(1)配制氯金酸溶液：将49.25g海绵金置于洁净的烧杯中，加入少量的去离子水并加热至微沸，然后分多次加入适量王水溶金，且溶液始终保持微沸状态，直至金颗粒完全溶解；加入盐酸赶硝，且溶液保持微沸状态，待无棕色烟雾冒出即停止加盐酸，最后再加去离子水赶酸直至无刺鼻性气体逸出，加热浓缩得到300ml氯金酸溶液，备用；
(2)配制反应底液：往玻璃反应釜中加1L水，然后加入保护剂13.5g阿拉伯树胶、还原剂40.5g草酸(理论用量的120％)、6.6g对苯二酚(理论用量的16％)，还原剂合计用量为理论用量的136％，搅拌(转速为150rpm)并加热到50℃得到均一溶液；
(3)化学还原反应：首先将所述步骤(2)配制得到的反应底液加热至40-80℃后，将所述步骤(1)配制得到的氯金酸溶液以30mL/min-1000mL/min的恒定流速加入所述反应底液中，溶液立刻由乳白色变成深褐色，最后变成砖红色，反应10min；然后进行程序升温，在3-10min内将体系温度升至65℃，继续反应50min；在3-10min内再次将体系温度升至85℃，反应20min，完成后终止反应，自然冷却降温，整个反应过程中通过滴加浓度为4wt％-10wt％的氨水维持反应体系的pH值恒定在3-6之间的某一值；
(4)后处理：将反应完成后的反应液过滤，用30℃-50℃的去离子水洗多次至洗涤水的电导率为10μs/cm-20μs/cm，再用95％的乙醇洗涤2次；将所得金微粉产品放在真空干燥箱中，在40℃-50℃条件下干燥10h后得到成品。
对本实施例制得的金微粉成品进行SEM的拍照和粒度分布检测，结果分别如图3和图4所示。由图3和图4可见，该成品的微观形貌呈球形，成品的粒径分布范围为1μm-7μm，粒径分布集中，D0.5粒径为2.529μm，比表面积为0.218m2/g，粒径分布窄、分散性优良、比表面积小。
实施例3：
一种如图5和图6所示的本发明的球形金微粉，该球形金微粉的粒径分布范围为0.05μm-5μm，粒径分布集中，D0.5粒径为0.847μm；该球形金微粉的比表面积为0.725m2/g。
本实施例的球形金微粉主要通过以下步骤制备得到：
(1)配制氯金酸溶液：将73.6g海绵金置于洁净的烧杯中，加入少量的去离子水并加热至微沸，然后分多次加入适量王水溶金，且溶液始终保持微沸状态，直至金颗粒完全溶解；加入盐酸赶硝，且溶液保持微沸状态，待无棕色烟雾冒出即停止加盐酸，最后再加去离子水赶酸直至无刺鼻性气体逸出，加热浓缩得到300ml氯金酸溶液，备用；
(2)配制反应底液：往玻璃反应釜中加1L水，然后加入保护剂15g阿拉伯树胶、还原剂122.8g对苯二酚(理论用量的200％)，23.3g亚硫酸氢钠(理论用量的40％)，总还原剂用量为理论用量的240％，搅拌(转速为100rpm)并加热到80℃得到均一溶液；
(3)化学还原反应：首先将所述步骤(2)配制得到的反应底液加热至40-80℃后，将所述步骤(1)配制得到的氯金酸溶液以30mL/min-1000mL/min的恒定流速加入所述反应底液中，溶液立刻由乳白色变成深褐色，最后变成砖红色，反应5min；然后进行程序升温，在3-10min内将体系温度升至850℃，继续反应45min；在3-10min内再次将体系温度升至95℃，反应20min，完成后终止反应，自然冷却降温，整个反应过程中通过滴加浓度为4wt％-10wt％的氨水维持反应体系的pH值恒定在3-6之间的某一值；
(4)后处理：将反应完成后的反应液过滤，用30℃-50℃的去离子水洗多次至洗涤水的电导率为10μs/cm-20μs/cm，再用95％的乙醇洗涤2次；将所得金微粉产品放在真空干燥箱中，在40℃-50℃条件下干燥10h后得到成品。
对本实施例制得的金微粉成品进行SEM的拍照和粒度分布检测，结果分别如图5和图6所示。由图5和图6可见，该成品的微观形貌呈球形，成品的粒径分布范围为0.05μm-5μm，D0.5粒径为0.847μm，比表面积为0.725m2/g，粒径分布窄、分散性优良、比表面积小。
实施例4：
一种如图7和图8所示的本发明的球形金微粉，该球形金微粉的粒径分布范围为0.8μm-10μm，粒径分布集中，D0.5粒径为3.065μm；该球形金微粉的比表面积为0.164m2/g。
本实施例的球形金微粉主要通过以下步骤制备得到：
(1)配制氯金酸溶液：将110g海绵金置于洁净的烧杯中，加入少量的去离子水并加热至微沸，然后分多次加入适量王水溶金，且溶液始终保持微沸状态，直至金颗粒完全溶解；加入盐酸赶硝，且溶液保持微沸状态，待无棕色烟雾冒出即停止加盐酸，最后再加去离子水赶酸直至无刺鼻性气体逸出，加热浓缩得到500ml氯金酸溶液，备用；
(2)配制反应底液：往玻璃反应釜中加2L水，然后加入保护剂75g阿拉伯树胶、还原剂162.2g L-抗坏血酸，还原剂为理论用量的110％，搅拌(转速为100rpm)并加热到80℃得到均一溶液；
(3)化学还原反应：首先将所述步骤(2)配制得到的反应底液加热至40-80℃后，将所述步骤(1)配制得到的氯金酸溶液以30mL/min-3000mL/min的恒定流速加入所述反应底液中，在氯金酸溶液中加入氨水调节pH至5左右，溶液立刻由乳白色变成砖红色，反应5min；然后进行程序升温，在3-10min内将体系温度升至60℃，继续反应60min；在3-10min内再次将体系温度升至80℃，反应20min，完成后终止反应，自然冷却降温，整个反应过程中通过滴加浓度为4wt％-10wt％的氨水维持反应体系的pH值恒定在3-6之间的某一值；
(4)后处理：将反应完成后的反应液过滤，用30℃-50℃的去离子水洗多次至洗涤水的电导率为10μs/cm-20μs/cm，再用95％的乙醇洗涤2次；将所得金微粉产品放在真空干燥箱中，在40℃-50℃条件下干燥10h后得到成品。
对本实施例制得的金微粉成品进行SEM的拍照和粒度分布检测，结果分别如图7和图8所示。由图7和图8可见，该成品的微观形貌呈球形，成品的粒径分布范围为0.8μm-10μm，粒径分布集中，D0.5粒径为3.065μm，比表面积为0.164m2/g，粒径分布窄、分散性优良、比表面积小。
实施例5：
一种本发明的球形金微粉的应用，包括如下步骤：
(1)采用本发明实施例1和实施例2中制备的按照质量比1:1混合后，作为主要功能相；
(2)将步骤(1)混合后得到的金微粉和玻璃粉、无机氧化物以及有机载体通过高速剪切分散设备或者行星式重力搅拌机进行混合，之后通过三辊机对混匀的浆料进行轧制，制备厚膜金导体浆料；
(3)制备好的厚膜金导体浆料，在多芯片组件的陶瓷生带上经丝网印刷获得设计的湿厚膜图案，经测试，制备的多芯片组件厚膜金导体浆料印刷性能良好；
(4)印刷完成后烘干，将单层印刷的陶瓷生带经叠片、层压及裁剪后，进行温等静压，压力为21MPa，温度为70℃，然后在850℃下烧结，得到厚膜电路。
烧结完成后的厚膜电路图形如图9所示，截面微观形貌如图10所示。由图可见，金厚膜厚度均匀，烧结致密，和多芯片组件陶瓷基板层结合良好。经电性能测试，制备的厚膜电路方阻为3.5mΩ/sq。说明本发明制备的球形金微粉满足多芯片组件陶瓷基板的厚膜金导体浆料应用需求。

Claims (10)

1.一种球形金微粉，其特征在于，所述球形金微粉的粒径分布范围为0.05μm-10μm，D0.5粒径为0.5μm-3.5μm，所述球形金微粉的比表面积小于0.8m2/g。
2.根据权利要求1所述的球形金微粉，其特征在于，所述球形金微粉的粒径分布范围为0.1μm-5μm，D0.5粒径为0.5μm-3.0μm。
3.一种如权利要求1或2所述的球形金微粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制氯金酸溶液；
(2)将保护剂溶于水后与还原剂溶液混合，搅拌加热，配制成均一的反应底液；
(3)将所述步骤(1)配制得到的氯金酸溶液以恒定流速加入所述步骤(2)配制得到的反应底液中，进行化学还原反应，在所述化学还原反应过程中，采取多段式程序升温控制反应速度，并维持反应体系的pH值恒定在3-6；
(4)待所述步骤(3)的还原反应结束后进行后处理，得到所述的球形金微粉。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，配制氯金酸溶液的具体操作步骤如下：在海绵金中加入去离子水并加热至微沸，然后分多次加入王水溶金，且溶液始终保持微沸状态，直至金完全溶解，然后加入盐酸赶硝，且溶液保持微沸状态，待无棕色烟雾冒出即停止加盐酸，再加去离子水赶酸直至无刺鼻性气体逸出，加热浓缩即得所述的氯金酸溶液。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，保护剂为阿拉伯树胶，阿拉伯树胶溶于水后得到的阿拉伯树胶溶液其浓度控制在10g/L-100g/L，所述还原剂溶液包括草酸、亚硫酸氢钠、对苯二酚和L-抗坏血酸中的一种或几种，其用量为理论用量的100％-350％，所述搅拌加热的搅拌速度控制在100-300rpm，加热至50-80℃。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，化学还原反应的具体操作步骤如下：将所述步骤(2)配制得到的反应底液加热至40-80℃后，将所述步骤(1)配制得到的氯金酸溶液以恒定流速加入所述反应底液中，加入完毕后反应3-15min，进行程序升温，在3-10min内升高温度至60-85℃，继续反应30min-1h，然后在3-10min内升高温度至85-95℃，继续反应20min-40min，整个反应过程中通过滴加氨水维持反应体系的pH值恒定在3-6之间的某一值。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，后处理的具体操作步骤如下：待所述步骤(3)的还原反应结束后，进行固液分离，并对固体产物进行洗涤、干燥，得到所述的球形金微粉。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述化学还原反应中，氯金酸溶液的浓度控制在12g/L-120g/L，氯金酸与阿拉伯树胶的质量比为1∶(0.2-1.0)，氯金酸溶液的流速恒定，流速控制在30mL/min-1000mL/min。
9.一种如权利要求1或2所述的或由权利要求3-8中任一项所述制备方法制得的球形金微粉的应用，其特征在于，所述球形金微粉用于制备厚膜金导体浆料，所述厚膜金导体浆料用于制备多芯片组件的陶瓷基板。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述厚膜金导体浆料由金微粉、玻璃粉、无机氧化物和有机载体混匀后进行轧制得到，所述厚膜金导体浆料通过丝网印刷工艺印刷在多芯片组件的陶瓷基板上。
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