CN1403233A - 一种镀银铜粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能镀银铜粉及其制备方法。该方法是将酸洗后铜粉分散在含有分散剂的溶液中在一定温度及搅拌条件下加入一定浓度用有机胺类化合物络合的硝酸银溶液，反应完成后经水洗，过滤分离，真空干燥，获得镀银铜粉，银含量在4.5－30％(重量比)之间。与现有技术相比具有导电稳定，导电率高的特点，粉末体积电阻率可达2×10－4Ω.cm，可广泛用于导电胶，导电或导静电涂料及各种有导电或导静电需要的材料领域。可节约银30－70％，是一种新型的导电复合粉末。

Description

一种镀银铜粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高性能镀银铜粉及其制备方法。该镀银铜粉具有优良的抗氧化，抗迁移性能，可广泛用于各种有导电需求的导电胶，导电涂料，导电橡胶中。尤其适合于导电率要求高的环境，如表面组装用导电胶。
背景技术
由于集成电路封装工艺的进步，传统的焊锡技术已无法满足需求，高性能导电胶正在逐步取代焊锡而成为主要的连接材料，现今广泛使用的是银系的导电胶，但银在直流偏压作用下，容易发生迁移而导致短路，大大降低应用的安全系数。为此，许多研究者致力于研究一种导电稳定，又抗迁移的导电胶。铜的抗迁移性能大大高于银，但铜在空气中容易氧化形成一层绝缘的氧化层。在铜表面包覆其他金属或合金成为一种研究方向。发明专利申请【公开号：CN1262043A】公开了一种用置换反应制备银包覆铜粉末的方法，该方法制备的粉末抗氧化性能得以提高，是一种高效抗菌剂，但文中未提及粉末的导电性。文献【铜粉末化学镀银及其性能】同样介绍了一种复合粉末的制备方法，但所得粉末电阻率较高，粉末电阻率在3×10-3Ω.cm以上，未能达到表面组装用导电胶所需的导电性要求。文献【新型导电胶的研究】采用铜与氰化银发生置换反应制备复合粉末，经三次置换反应所制粉末导电率较高，可满足表面组装用导电胶的导电要求，但氰化物是正被禁止使用的剧毒化合物。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种镀银铜粉及其制备方法，该方法工艺安全、简单有效、符合环保要求，所制备的复合粉末导电率高。
本发明提供的技术方案是：一种镀银铜粉，铜粉的表面被镀银包覆，其基本组成为：4.5～30％的银，70～95.5％的铜(重量百分比)。
上述银的含量为10～20％，铜的含量为80～90％(重量百分比)。
本发明还提供了上述镀银铜粉的制备方法，将铜粉用5-10％(重量百分比)的稀酸酸洗，去除铜粉表面氧化物，再将其分散在含有分散剂的溶液中，保持溶液温度30-50℃，在搅拌的条件下加入用有机胺类化合物络合的硝酸银溶液，反应完成后经水洗，过滤分离，所得粉末在真空干燥箱中，40～80℃烘干即得所需镀银铜粉。
上述分散剂为醋酸钠，草酸钠，乙二胺四乙酸二钠，氨基乙酸，柠檬酸钠，明胶，阿拉伯胶，甲基纤维素及乙基纤维素中的一种或两种的混合物，用量为1-80％，硝酸银的用量为5-80％，以上百分比为重量比。
上述胺类化合物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、乙醇胺、吡啶中的一种或两种的混合物。
根据本发明，所述稀酸溶液可为硫酸、硝酸或甲酸。
本发明工艺安全、简单有效、符合环保要求，所制备的复合粉末具有导电率高(粉末的体积电阻率小于2×10-4Ω.cm)，以该粉末为填料制成的导电胶，导电率高(导电填料与树脂的重量比为75∶25时，体积电阻率5×10-4Ω.cm)抗迁移能力强(比银粉导电胶提高近百倍)，导电稳定(经60℃相对湿度100％1000小时湿热试验，体积电阻率升高小于20％)。反应效率高，银的置换效率可达90％以上，可节约用银30％-70％。
具体实施方式
实施例1：取铜粉15克加入5％的稀硫酸溶液，反复搅拌，至铜粉表面的氧化物完全去除后，用蒸馏水冲洗铜粉，洗去硫酸，将铜粉转入含5％的柠檬酸钠溶液中，保持溶液温度50℃，搅拌，加入乙二胺络合的0.15mol/L硝酸银溶液50ml，继续搅拌10分钟，所得粉末用水反复冲洗，过滤，80℃真空干燥即可得到所需镀银铜粉。镀银效率为90％，银的含量为4.7％。将该粉末与E-51环氧树脂及固化剂混合，其中粉末与高分子组分重量比为75∶25，所制导电胶性能及粉末性能列于表1。
实施例2：取铜粉50克加入5％的硝酸溶液，搅拌至铜粉表面的氧化物完全去除后，用蒸馏水冲洗铜粉，将洗过的铜粉转入10％的醋酸钠溶液中，保持溶液温度25℃，搅拌，加入二乙烯三胺和多乙烯多胺混合物络合的0.6mol/L硝酸银溶液100ml，继续搅拌12分钟，所得粉末经冲洗，过滤，干燥可得所需镀银铜粉。镀银效率为87％，银的含量为10％。同实施例1制胶，所得导电胶及粉末性能列于表1。
实施例3：取铜粉30克加入10％的甲酸溶液，搅拌至铜粉表面的氧化物完全去除后，用蒸馏水冲洗铜粉，将洗过的铜粉转入5％的草酸钠和5％的甲基纤维素混合溶液中，保持溶液温度40℃搅拌，加入乙醇胺络合的0.7mol/L硝酸银溶液80ml，继续搅拌10分钟，所得粉末反复冲洗，过滤，干燥即可得到镀银铜粉。镀银效率85％，银的含量为26％。同实施例1制胶，所得导电胶及粉末性能列于表1。
上述实施例中的分散剂用苹果酸钠、乙二胺四乙酸二钠、氨基乙酸、明胶、阿拉伯胶、乙基纤维素中的一种或两种的混合物替代，胺类化合物用三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、吡啶中的一种或两种的混合物替代，同样可得到所需镀银铜粉。
比较例1
在实施例1中硝酸银未用乙二胺络合，直接加入溶液，其他组分，反应条件不变，所得粉末及同实施例1所制导电胶性能列于表1。
比较例2
在实施例2中不加分散剂，铜粉直接加入水中，其他过程不变，所得粉末性能及同实施例1所制导电胶性能列于表1。
实施例1  实施例2 实施例3 比较例1  比较例2
粉末电阻率(×10-4Ω.cm)   3.1   2.0   2.7   9.8   10.2
导电胶电阻率(×10-4Ω.cm)   6.8   5.6   5.0   46.5   55.8
1000小时(60℃RH100％)湿热试验(×10-4Ω.cm)   8.2   7.1   6.5   60.4   68.4

Claims (6)

1.一种镀银铜粉，铜粉的表面被镀银包覆，其特征在于：镀银铜粉的基本组成为4.5～30％的银，70～95.5％的铜，以上百分比为重量比。
2.根据权利要求1所述的镀银铜粉，其特征在于：含有重量百分比为10～20％的银，80～90％的铜。
3.权利要求1所述的镀银铜粉的制备方法，其特征在于：先取铜粉，采用重量百分比为5-10％的稀酸酸洗，去除铜粉表面氧化物，再将其分散在含有分散剂的溶液中，保持溶液温度20-60℃，在搅拌的条件下加入用有机胺类化合物络合的硝酸银溶液，反应完成后经水洗，过滤分离，所得粉末在真空干燥箱中，50～100℃烘干即得所需镀银铜粉。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的分散剂为醋酸钠，草酸钠，乙二胺四乙酸二钠，氨基乙酸，柠檬酸钠，明胶，阿拉伯胶，甲基纤维素及乙基纤维素中的一种或两种的混合物，用量为1-80％，硝酸银的用量为5-80％，以上百分比为重量比。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述的胺类化合物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、乙醇胺、吡啶中的一种或两种的混合物。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述稀酸溶液为硫酸、硝酸或甲酸。
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