[发明专利]通过还原银聚胺络合物来制备银球

说明书

本专利申请要求2007年9月19日提交的美国专利申请60/960,170的优先权。

发明领域

本专利申请涉及由银盐来制备球形银粒子。

发明背景

各种形状的银粒子被用于在以下多种应用中构来造导电元件：等离子显示屏、多层陶瓷电容器、太阳能电池、印刷电路板以及常见的大多数电子器件中的许多其他厚膜组件。这些应用中的技术进展日益依赖于在控制粒子的粒径、形状和内部结构几个方面的能力。高度分散的均匀球形银粒子对电子工业尤为重要，因为它们具有非常明显的优势。在等离子显示屏的制造中，具有光滑表面的银球可实现更佳的微影图案化。此类粒子的优异堆积特性有利于形成可获得连续导电烧结层的致密“坯”(green)结构。目前用于电子器件的大多数银粉通过使用高分子量聚合物作为分散剂的方法生成并且含有可影响其烧结的残余有机物。

已通过多种方法来制备细小的银粒子，包括在溶液或反胶束体系中还原银盐、光还原、以及热分解。均相溶液沉淀法是迄今为止最通用的方法，因为可以采用广泛的溶剂以及众多的还原剂、分散剂和络合剂。尽管有几种方法在不使用分散剂的条件下生成大的银球，但是它们使用低金属浓度和不可取的化学品。因此，本发明人希望创建一种在不使用聚合物作为保护胶体的条件下形成良好分散的、均匀的大的球形银粒子的改进方法。

Irizarry-Rivera等人在US 2008/0028889“Process for MakingHighly Dispersible Spherical Silver Powder Particles and SilverParticles Formed Therefrom”中公开了在添加剂的存在下用抗坏血酸来还原硝酸银。

J.of Colloid and Interface Science 288(2005)489-495“Preparation and the mechanisms of formation for silverparticles of different morphologies in homogeneous solutions”介绍了在萘磺酸钠-甲醛共聚物的存在下用抗坏血酸来还原硝酸银。

Ittel在US 7291292“Preparation of Silver Particles UsingThermomorphic Polymers”中公开了通过在胺碱和热形变(thermomorphic)聚合物(用于实现胶体银的分离)存在下还原银盐然后洗涤来制备胶体银粒子。

Glicksman在US5389122“Process for Making Finely Divided，Dense Packing，Spherical Shaped Silver Particles”中公开了使用抗坏血酸来还原银乙醇胺络合物。

发明概述

本文描述了一种在不使用保护胶体的条件下形成分散的、均匀的、具有平滑表面的球形银粒子的方法，所述方法包括以下序列步骤：

a.将银盐溶于溶剂中并将该溶液与聚胺混合以形成银-聚乙烯胺络合物的溶液；

b.制备包含溶于溶剂中的异抗坏血酸或抗坏血酸的还原溶液；

c.将还原溶液加入到银-聚乙烯胺络合物溶液中以形成细分的、分散的、均匀成形的球形银粒子；

d.从步骤(c)的溶液中分离银粒子；

e.用溶剂洗涤银粒子；以及

f.干燥细分的、分散的、均匀成形的球形银粒子。

附图简述

图1a至1d为在60℃下通过还原银的络合物获得的银粒子的电子显微照片。

图2a至2d为在20、40、60和80℃下使用EDA(1，2-乙二胺)获得的银粒子的显微照片。

图3a至3c为银/EDA摩尔比为1∶1、1∶2、和1∶4下获得的银粒子的显微照片。

图4a至4d为在水和DEG中获得的银球。

发明详述

本发明涉及在没有保护胶体的条件下由银与线性聚胺形成的络合物通过异抗坏血酸还原形成大的、良好分散的均匀银球的方法。在没有保护胶体的条件下，获得的银粉仅包含在足够低的温度下即可分解的有机物，该温度不会影响烧结工艺和高导电性银结构的形成。银球通过纳米尺寸的银实体快速聚集而形成，它们的最终大小可通过改变聚集过程的动力学来控制。

银-聚胺络合物溶液可在例如水或其他能够溶解银盐和还原剂并与聚胺相容的合适溶剂中制备。可用的非水溶剂为多元醇，例如二甘醇(DEG)。在一些实施方案中，溶剂为水。