[发明专利]由气溶胶分解来制造银粉的方法

说明书

本发明涉及改进的制造银粉的方法，特别是，本发明涉及制造非常致密的，高纯度且具有球形形态的粉的方法。

在电子工业中，银粉可用于制造导体厚膜糊，将厚膜糊丝网印刷到基材上以形成导电电路图案，然后干燥电路并焙烧，使液体有机载体挥发并使银颗粒烧结。

印刷电路技术需要更致密、更精确的电子电路。为达到这些要求，应将导电线路的宽度做得更窄，并应尽量减少线路之间的距离。要将银粉制成致密，紧密堆砌的(closely packed)细窄线路就必须要求银粉尽可能是单一尺寸的光滑球。

许多通常用于制造金属粉的方法都可用于制造银粉，例如，化学还原方法，物理方法如雾化法或研磨法，热解法和电化学法均可使用。

适用于电子业使用的银粉通常是通过化学沉淀法来制得的。通过化学还原来制造银粉是将银的可溶盐的水溶液与合适的还原剂在银粉会沉淀的条件下进行反应。最常用的银盐是硝酸银。无机还原剂包括肼、亚硫酸盐和甲酸盐，由它们制得的粉末尺寸很粗大，形状不规则而且由于聚集之故使粉末具有大的颗粒粒径分布。

有机还原剂如醇类，蔗糖或醛类，它们与碱性氢氧化物一起使用以还原硝酸银。还原反应进行得很快且很难控制，故制得的粉会被残余的碱性离子所玷污。尽管尺寸很小(＜1微米)，这些粉还是趋向于具有无规则的形状和宽的颗粒粒径分布，这一切都使堆积不良。

制造银颗粒的雾化法是一种气溶胶分解过程，它包括将母液转变成为粉。此过程包括：产生液滴，利用气体将液滴输送入加热反应器，蒸发除去溶剂，盐发生分解形成多孔固体颗粒，然后将颗粒致密化以获得非常致密的球形纯净颗粒。此过程的条件是使得液滴与液滴或颗粒与颗粒之间不会发生相互作用，且液滴或颗粒与载气之间不会发生化学上的相互作用。

至今为止，限制这种制造粉技术成功应用的主要问题是无法控制颗粒的形态。特别地，要求在高于其熔点的温度下处理材料以形成非常致密的颗粒。在低于熔点的温度下处理材料趋向于获得不致密的不纯净的空心型颗粒。

本发明涉及微细分散的银颗粒的制造方法，它包括下述一系列步骤：

A.制备具有热解性的含银化合物溶于热挥发性溶剂的不饱和溶液；

B.制备主要含由步骤A溶液分散在惰性载气中所形成的微细分散液滴的气溶胶，此气溶胶的液滴浓度低于会导致液滴凝聚时的浓度，此凝聚会导致液滴浓度降低10％；

C.加热气溶胶，这种处理使得(1)溶剂挥发，(2)银化合物分解成微细分散的纯银颗粒，和(3)银颗粒致密化；和

D.从载气，各种反应副产物和溶剂挥发产物中分离银颗粒，

其特征在于在步骤C中将气溶胶加热至运行温度，此温度高于银化合物的分解温度，但低于银的熔点，气溶胶在反应炉中的滞留时间为5-25秒。

此处含银化合物溶剂所使用的术语“挥发性”是指在达到最高处理温度时，不论通过蒸发或者分解，溶剂可完全转变成蒸气或气体。

此处含银化合物所使用的术语“热(分)解性”是指在达到最高处理温度时，化合物可完全分解成银金属和挥发的副产物。例如，AgNO₃分解成Ag金属和NOx气体，有机金属银化合物分解成Ag金属，CO₂气体和H₂O蒸汽。

KoKai 62-2404(JPA60-139904)，Asada et al.

此文献涉及由金属粉制得的厚膜糊，此金属粉是在高于金属盐分解温度的温度下，通过加热金属盐的雾化溶液而获得。此文献揭示了使用雾化法来制备“合金”，同时也揭示了必须将雾化液加热到高于所需金属或合金熔点的温度至少100℃以上。

Kokoku 63-31522(Kokai 62-1807)(JPA 60-139903，Asada et al.)

金属粉是通过下述步骤制备的：将含金属盐的溶液雾化以制得液滴，当金属在低于金属熔点至金属颗粒熔融分解的温度下形成氧化物时将液滴加热到其温度高于盐的分解温度，高于金属的熔点，当金属在低于金属熔点的温度下形成氧化物的情况下，将其温度加热到高于金属氧化物的分解温度以使分解后的金属颗粒熔合。

U.S.4,396 420

在基本上高于盐的分散温度但低于各个化合物熔点的器壁温度(wall temperature)下，向热反应器中喷洒银和金属盐的混合物水溶液。

Nagashima et al，用化学火焰方法由金属的硝酸盐水溶液制备细小的金属颗粒，Nippon Kagaku Kaiski 12，2293-2300