China Powder Network News "Der Luoshan-Jadegürtel ist der romantischste, und der Silberrost wird schräg eingeführt, um den Kopf langsam zu wickeln." Silber erscheint normalerweise in Form von Schmuck in den Augen aller. Aber in der Industrie kann Silberpulver in elektrischen und elektronischen Geräten, Lötmitteln, Katalysatoren, Medizin und Gesundheit, Verpackung, Holzschutz, Wasserreinigung, Silberpaste für Solarzellen und anderen Bereichen verwendet werden. Vor allem in der Elektronikindustrie ist Silberpulver das am weitesten verbreitete Edelmetallpulver, das hauptsächlich in Elektronikpaste verwendet wird.
Bildquelle: Xi'an Hongxing Elektronische Paste
Elektronikpaste ist eine Art viskose Paste, die aus leitfähigem Phasenpulver, Bindemittel, Lösungsmittel und Hilfsstoff in einem bestimmten Verhältnis hergestellt wird. Es ist ein elektronisches Funktionsmaterial, das Material, Metallurgie, chemische Industrie und elektronische Technologie integriert. Aufgrund seiner guten elektrischen Leitfähigkeit spielt Silberpulver eine zentrale Rolle als leitfähige Phase in Elektronikpasten, und seine Morphologie, Struktur und Partikelgröße beeinflussen die Leistung der Paste. Daher ist die Herstellungstechnologie von Silberpulver besonders wichtig.
Klassifizierung von Silberpulver
Silberpulver wird hauptsächlich in Flockensilberpulver, kugelförmiges Silberpulver und dendritisches Silberpulver unterteilt. Die SEM-Bilder sind wie folgt:
Von oben nach unten sind die SEM-Bilder von flockigem Silberpulver, kugelförmigem Silberpulver und dendritischem Silberpulver
◆ Das kugelförmige Silberpulver hat eine hohe Kugelförmigkeit, und die aus dem kugelförmigen Silberpulver hergestellte Silberpaste hat eine gute Fließfähigkeit und kann gut durch die feinen Gitterlinien der positiven Elektrode hindurchgehen. Die Eigenschaften von kugelförmigem Silberpulver können die Nachfrage nach vorderer Silberpaste für Silberpulver erfüllen. Die Studie ergab, dass unterschiedliche Herstellungsmethoden von kugelförmigem Silberpulver und Oberflächenbehandlung die Leistung von Silberpaste beeinflussen können. Um die Anforderungen an Frontsilberpaste besser zu erfüllen, entwickelt sich sphärisches Silberpulver derzeit in Richtung eines hohen Grades an Sphäroidisierung und kontrollierbarer Glätte.
◆ Flockensilberpulver wird hauptsächlich durch Verarbeitung von kugelförmigem Silberpulver hergestellt. Aufgrund seiner einzigartigen zweidimensionalen Struktur ist die Kontaktfläche dieser Art von Silberpulver in der Silberpaste größer als die des Silberpulvers mit anderen Morphologien, und die erhaltene Silberpaste hat einen geringeren Widerstand und eine bessere elektrische Leitfähigkeit. Gleichzeitig weist das Silberflockenpulver eine Flockenstruktur in der Silberpaste auf, was die Kompaktheit beim Sintern der Silberpaste verbessern kann. Gleichzeitig ist die Oberfläche des Flockensilberpulvers größer als bei anderen Silberpulvern, was bedeutet, dass die Silberpaste aus Flockensilberpulver gleicher Qualität eine größere Beschichtungsfläche hat, so dass sie den Silbergehalt im Silber reduzieren kann Silberpaste und gleichzeitig die Schichtdicke. behält eine gute elektrische Leitfähigkeit. Als Rohmaterial für die Rückseitensilberpaste kann Silberflockenpulver einen niedrigen spezifischen Widerstand beibehalten und gleichzeitig die Kosten der Silberpaste senken. Aufgrund der schlechten Fließfähigkeit der hergestellten Silberpaste kann sie jedoch nicht für positive Silberelektroden mit extrem dünnen Gitterlinien verwendet werden.
◆Dendrit-Silberpulver wird durch die spontane Aggregation von Silberpulverpartikeln zu einer hochgeordneten dendritischen Struktur gebildet. Einige Gelehrte haben die Anwendung von dendritischem Silberpulver in Silberpaste untersucht und herausgefunden, dass dendritisches Silberpulver nicht für leitfähige Silberpaste geeignet ist. Untersuchungen zufolge ist der dicke Film, der durch Sintern der aus dendritischem Silberpulver hergestellten Silberpaste gebildet wird, zu locker und hat eine schlechte elektrische Leitfähigkeit. Dies liegt daran, dass die Oberflächenenergie des dendritischen Silberpulvers zu groß ist und es leicht agglomeriert, was dazu führt, dass die aus dem dendritischen Silberpulver hergestellte Silberpaste das Sieb beim Drucken schlecht passieren kann und die Silberpaste schrumpft ernsthaft während des Sinterns. Die Leistung ist auch sehr schlecht, und dendritisches Silberpulver wird im Allgemeinen nicht in der Silberpaste von Solarzellen verwendet.
Silberpulver für Elektroniksilberpaste
Gegenwärtig ist das in Elektronikpaste verwendete Silberpulver meistens ultrafeines Silberpulver, und seine Morphologie ist im Allgemeinen kugelförmiges Silberpulver und flockiges Silberpulver. Wenn die Teilchengröße des Silberpulvers zu groß oder zu klein ist, werden die Eigenschaften und die Leitfähigkeit der Silberpaste beeinträchtigt, so dass es notwendig ist, die Teilchengröße des Silberpulvers innerhalb eines geeigneten Bereichs zu kontrollieren. Um eine bessere Wirkung zu erzielen, kann Silberpulver mit einer einzigen Partikelgröße nicht bei der Herstellung von Silberpulver verwendet werden, und Silberpartikel mit großer Partikelgröße und kleiner Partikelgröße müssen miteinander gefüllt werden, um eine ausreichende Kontaktfläche sicherzustellen. Beim Formulieren von Silberpaste wird im Allgemeinen gemischtes Silberpulver mit einer Partikelgröße im Bereich von 0,2 bis 4 μm verwendet, um sicherzustellen, dass kleine Silberpulverpartikel die Lücken zwischen großen Silberpulverpartikeln füllen können, so dass die gebildet werden Silberpaste hat eine bessere Kompaktheit.
Herstellungstechnologie von Silberpulver für Elektroniksilberpaste
Entsprechend dem Wesen des Mahlprozesses können die Herstellungsverfahren von Silberpulver grob in physikalische Verfahren und chemische Verfahren unterteilt werden.
1 Physik
Die physikalische Methode erzeugt nur physikalische Veränderungen am Silberpulver, und die chemische Spurenreaktion wird durch lokale Oxidation verursacht. Das physikalische Verfahren überwindet die Metallbindungskraft zwischen den Silberkristallen und die Van-der-Waals-Kraft zwischen den Partikeln, führt keine anderen Verunreinigungen ein und teilt den Silberkristall mithilfe der von der äußeren Kraft bereitgestellten Energie unendlich in feine Partikel. Bei der Herstellung von ultrafeinem Silberpulver umfassen die üblicherweise verwendeten physikalischen Verfahren Laserablation, Atomisierung und Hochenergie-Kugelmahlen.
1.1 Laserablationsverfahren
Ein gepulster Laser wird verwendet, um ein metallisches Silbertarget abzutragen, um in einer Flüssigkeit dispergierte Nanopartikel zu erhalten. Die Laserablationstechnologie ist einfach und schnell, die präparierten Partikel sind rein und die Stabilität und Kontrollierbarkeit sind hoch. Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Nanosekunden-Laserablationsvorrichtung. Ein Lasergenerator wird verwendet, um einen kontinuierlich fokussierten Laser auf eine reine Silberplatte zu treffen. Die reine Silberplatte wird in eine flüssige Umgebung gegeben, die ein Dispersionsmittel enthält, und der Laser bombardiert das Ziel. Das Nanopartikel wird aus dem Material gesputtert und schließlich gleichmäßig in der flüssigen Umgebung dispergiert.
Abbildung 1 Schematische Darstellung einer Nanosekunden-Laserablation
1.2 Hochenergie-Kugelmahlen
Hochenergie-Kugelmahlen ist ein mechanisches Pulverisierungsverfahren. Kleine Materialstücke oder vorbehandeltes grobes Pulver werden durch eine Kugelmühle zerkleinert, zerkleinert und gemahlen, um feineres Metallpulver oder Legierungspulver zu erhalten, was das Hauptverfahren zur Herstellung von Flockensilberpulver ist. Wenn sich die Kugelmühle unter der Wirkung der Zentrifugalkraft dreht, fällt die Kugel auf natürliche Weise unter der Schwerkraft, wenn der Zylinder zum höchsten Punkt ansteigt, und das Material wird durch die Reibung zwischen der Kugel und der Kugel und dem Aufprall der fallenden Kugel zerkleinert .
1.3 Zerstäubungsverfahren
Das Zerstäubungsverfahren besteht darin, die geschmolzene Metallflüssigkeit in der Zerstäubungsvorrichtung durch den Hochdruckluftstrom zu zerkleinern, und die zerkleinerte Metallflüssigkeit spritzt in unzählige kleine kugelförmige Partikel, und schließlich wird das Pulver durch das Kühlmedium gesammelt. Das durch das gewöhnliche Zerstäubungsverfahren erhaltene Metallpulver ist relativ grob, im Allgemeinen 0,5~1 mm. Um feineres ultrafeines Pulver zu erhalten, fließt das geschmolzene Metall aus dem Flüssigkeitsbehälter in die Rutsche, und dann wird die Flüssigkeit von der Rutsche auf das fließende Förderband geleitet. , wird die fließende Flüssigkeit zerkleinert und fällt in das Kühlmedium. Die Zerstäubungsverfahren umfassen Gaszerstäubung, Wasserzerstäubung, Zentrifugalzerstäubung und Vakuumzerstäubung.
2 Chemische Methode
Die Agglomeration von Pulver ist das größte zu lösende Problem im Mahlprozess. Das superfeine Pulver hat eine große Oberfläche und agglomeriert spontan, um die Oberfläche zu verringern und einen stabilen Zustand zu erreichen. Die Kosten für die Herstellung von Metallpulvern durch physikalische Methoden sind relativ hoch. Beim Kugelmahlverfahren können leicht neue Verunreinigungen eingeführt werden, und die Teilchengröße des Kugelmahlens ist begrenzt. Das Laserablationsverfahren ist für eine Massenproduktion nicht anwendbar, und das Verfahren ist kompliziert und kostspielig. Das Zerstäubungsverfahren wird zur Massenproduktion von grobem Pulver verwendet. Nicht geeignet für feine Pulver. Silberpulver für Elektronikpaste hat strenge Leistungsanforderungen, die eine regelmäßige Morphologie, kleine Partikelgröße, gleichmäßige Partikelgrößenverteilung, hohe Dispergierbarkeit und hohe Klopfdichte erfordern.
Bei dem chemischen Verfahren gibt es viele kontrollierbare Faktoren, und durch Kontrollieren der Reaktionsbedingungen kann Silberpulver mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt werden. Keimbildung und Keimbildungswachstum sind im Phasenübergangsprozess erforderlich. Derzeit gibt es verschiedene Methoden und Theorien, um die Keimbildungs- und Wachstumsprozesse beim Phasenübergang zu kontrollieren. Die wichtigsten chemischen Verfahren zur Herstellung von ultrafeinem Silberpulver sind: Flüssigphasen-Reduktionsverfahren, Flüssigphasen-Präzipitationsumwandlungsverfahren und Mikroemulsionsverfahren. Silberpulver.
2.1 Flüssigphasen-Reduktionsverfahren
Das Verfahren besteht darin, dass der Silbersalzlösung ein Reduktionsmittel zugesetzt wird und die Silberionen zu Silberelement reduziert werden, indem die Bedingungen der Reduktionsreaktion gesteuert werden. Das Silbersalz wird vollständig in der Flüssigkeit gelöst, um eine homogene flüssige Phase zu bilden, und das Reduktionsmittel kann aus anorganischen oder organischen Reduktionsmitteln ausgewählt werden. Um ultrafeines Silberpulver herzustellen, wird dem Reduktionssystem häufig ein bestimmtes Dispergier- oder Schutzmittel zugesetzt, um die Agglomeration von Silberpartikeln zu verringern. Das chemische Flüssigphasen-Reduktionsverfahren verwendet Silbernitratlösung oder Silberammoniaklösung als Oxidationsmittelvorläufer und reduziert die Silberpartikel durch Steuern der Temperatur und des pH-Werts des Reaktionsprozesses. Nach der Reduktion wurde das erhaltene Silberpulver filtriert, gewaschen und getrocknet, um Silberpulver zu erhalten.
2.2 Mikroemulsionsverfahren
Eine Mikroemulsion wird aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten gebildet und ist ein thermodynamisch stabiles, isotropes, transparentes oder durchscheinendes Dispersionssystem, von dem ein oder zwei mikroskopisch durch einen Tensid-Grenzflächenfilm stabilisiert werden. Flüssigkeitströpfchen. Diese stabilen Tröpfchen bilden einen winzigen Reaktor mit einem Durchmesser von mehreren zehn Nanometern. Wenn die Reduktionsmittellösung und die Silbernitratlösung gleichzeitig in diesen winzigen Reaktoren gemischt werden, kann das Nanosilberpulver spontan reduziert werden und der Mikrotröpfchenfilm wird von dem Tensid, also den gebildeten Nanosilberkeimen, umgeben wird nicht nach außen diffundieren und agglomerieren. Das Mikroemulsionsverfahren ist ein spezielles Verfahren im Flüssigphasenreduktionsverfahren. Beides sind Reaktionen, die in einem reinen Flüssigphasensystem ablaufen, aber das Mikroemulsionsverfahren ist eine Kombination aus zwei nicht mischbaren Lösungsmitteln. Das hergestellte Silberpulver ist wie folgt. Im Nanomaßstab ist die Partikelgröße feiner und gleichmäßiger.
2.3 Flüssigphasen-Präzipitationsumwandlungsverfahren
Bei dem Verfahren wird Silbernitrat in Silberniederschläge wie Silberchlorid, Silbercarbonat, Silberacetat und Silberoxid umgewandelt, und die Niederschläge werden in einer Flüssigphasenumgebung durch Zugabe eines Reduktionsmittels reduziert, um Silberpulver zu erhalten. Silberpulver kann auch direkt durch ein thermisches Zersetzungsverfahren zersetzt werden. Zum Beispiel beginnt sich Silberchlorid bei 200 Grad zu zersetzen, und die Zersetzung ist bei 400 Grad am heftigsten. Nach mehr als 500 Grad ist im Grunde kein Silberchlorid mehr vorhanden, und die Temperatur steigt an, um eine Verflüchtigung zu verursachen. Um eine Hochtemperaturverflüchtigung zu verhindern, kann dem Schmelzhilfsmittel Natriumcarbonat zugesetzt werden.
Verglichen mit dem reinen Flüssigphasen-Reduktionsverfahren kann das Flüssigphasen-Präzipitationsumwandlungsverfahren das Reduktionselektrodenpotential von Silber verringern, so dass die meisten Reduktionsmittel Silberpulver reduzieren können. Die Präzipitationsphase als Stammphase stellt den Keimbildungsort und die Keimbildungsenergie bereit, und es ist einfacher, Silberpulver auszufällen. Das Präzipitationstransformationsverfahren kann während der Herstellung des Präzipitats ein Schutzmittel zugeben und die Partikelgröße und Morphologie des Präzipitats genau steuern. Die Bindungsfähigkeit von Silberionen und anderen Anionen ist sehr stark, und die gebildeten Niederschläge agglomerieren zu Flocken, die sich beim Reduzieren von Silberpulver auflösen.
Zusammenfassung
Bisher hat Silberpulver viele Errungenschaften in der Erforschung von leitfähiger Silberpaste erzielt, aber es gibt noch viele Probleme zu erforschen. Darüber hinaus hat das durch verschiedene Verfahrensmethoden hergestellte Silberpulver seine eigenen Vor- und Nachteile, sodass Forscher der Prozessoptimierung von Silberpulver Aufmerksamkeit schenken müssen, um Silberpulver mit besserer Leistung herzustellen, um die wachsende Nachfrage nach elektronischer Silberpaste zu befriedigen .
Referenzquelle:
[1] Liu Zhongqi, Liu Chunsong, et al. Überprüfung des Herstellungsprozesses von Silberpulver für Elektronikpaste. 2014.
【2】 Dong Ge, et al. Einfluss der Eigenschaften von Silberpulver auf Solarzellenpaste. Funktionale Materialien. 2021.
【3】Su Shaojing. Herstellung von Silberpulver für Elektronikpaste durch chemisches Reduktionsverfahren und Erforschung seiner Eigenschaften. 2018.
(Herausgegeben von China Powder Network/Xingyao)
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