電子漿料用超細銀粉的制備

徐磊，劉顯杰，程耿

（武漢船用電力推進裝置研究所，武漢 430064）

電子漿料用超細銀粉的制備

徐磊，劉顯杰，程耿

（武漢船用電力推進裝置研究所，武漢 430064）

本文以AgNO3為原料，胺類作為還原劑，有機酸類為分散劑，采用化學還原法制備超細銀粉。通過掃描電鏡、激光粒度分析儀分析銀粉的形貌和粒度，并制成漿料用在壓敏陶瓷上。研究了AgNO3濃度對銀粉分散性和粒度的影響，并且將銀粉制備成電子漿料，研究其對壓敏陶瓷通流性能的影響。結果表明，當CAgNO3低于1.0 mol·l-1時，能夠獲得粒度較小、粒徑集中優良的銀粉，而CAgNO3為0.75 mol·l-1和1.0 mol·l-1時，制備的銀粉用于電子漿料更適合于壓敏電阻器。

超細銀粉 電子漿料 壓敏電阻

0 引言

壓敏電阻器具有大的浪涌吸收能力以及較高的工作穩定性，在電子、電力領域得到了迅速發展和廣泛應用，大通流容量是近期壓敏電阻的研究熱點和未來主要發展方向[1]。銀導電漿料作為ZnO壓敏電阻器制備導電電極必要材料之一，對其通流性能有較大影響，而超細銀粉作為導電相對電子漿料性能影響重大[2]。

本文通過化學還原法制備超細銀粉，通過改變AgNO3溶液濃度，制備出四種不同品種銀粉a、b、c、d，加入適當玻璃粉和粘合劑磨制成壓敏電阻器用漿料，通過絲網印刷、帶式爐燒結，浸焊，然后包封固化，得到四種壓敏電阻包封片若干，最后進行通流測試。

1 實驗

1.1 實驗方法和步驟

稱取適量AgNO3， 加入去離子水， 配成500 mL溶液，稱取適量胺類還原劑和有機酸類分散劑，溶于去離子水，配成 100 mL 溶液，將一定濃度的NaOH溶液加入AgNO3溶液，生成Ag2O后，調至pH 值 為11。將還原劑和分散劑混合溶液加入盛有Ag2O燒瓶中，以 1 滴/s 的速度往燒瓶中滴加，恒溫水浴鍋保持溫度75℃，控制攪拌速度為 650 r/min。

反應結束完成， 繼續恒溫攪拌 5 min以使反應充分。經沉淀過濾后，分別用去離子水和無水乙醇超聲清洗數次，最后放入鼓風干燥箱中恒溫50℃干燥10 h，過400目篩，即得銀粉。以上試劑均為分析純。

通過改變AgNO3濃度分別為0.5 mol·l-1，0.75 mol·l-1，1.0 mol·l-1，1.25 mol·l-1，制備出不同種類銀粉，分別為銀粉a，銀粉b，銀粉c，銀粉d。將四種銀粉和適當玻璃粉、粘合劑（如表1）混合磨制成壓敏電阻器用漿料，250目絲網印刷至ф14（厚度為3 mm）壓敏瓷片上，550℃燒結10 min，260℃浸焊，再通過環氧樹脂粉160℃包封固化，得到四種壓敏電阻包封片(A,B,C,D)若干，最后經過8/20 μs通流測試。

1.2 主要儀器

掃描電鏡(日本電子株式會社，JSM-5610LV)；X射線衍射儀(荷蘭Panalytical公司)；粒度分析測試儀（英國馬爾文公司，MASTERSIZE 2000）；超級恒溫水浴鍋；粉體綜合特性測試儀；靜態氮吸附儀（北京精微高博公司；壓敏電阻通流測試機。

2 實驗結果與討論

通過改變AgNO3濃度制備出四種規格銀粉，分別測試其微觀形貌、粒徑、比表面積，制成漿料后，印刷成銀片，測試引線垂直拉力，制成壓敏電阻片進行8/20 μs通流測試。

2.1 銀粉的掃描電鏡圖像和平均粒徑

圖2分別為四種銀粉放大20000倍下的SEM圖像，可以看出，當AgNO3濃度較低的時候，制備出的銀粉為絮狀，而隨著AgNO3濃度的增加，

銀離子聚集速度增快，銀粉形態為粒狀，顆粒變大，并發生銀顆粒聚集現象。化學還原法制備超細銀粉也就是一個形核和長大的過程。溫度較低時，擴散控制了成核過程，Volmer和Weber成核速率公式[3]如下：

式中：I為成核速率；N為單位體積液相中的分子數；B為晶核捕捉原子幾率；K為玻耳茲曼常數；T為熱力學溫度；ΔGk為成核位能；ΔGa為擴散活化能。

圖1為銀粉粒徑隨AgNO3濃度變化趨勢，隨著AgNO3濃度增加至一定值，銀粉平均粒徑明顯變大。

2.2 不同濃度AgNO3制備出銀粉的物理性質

如表2，隨著AgNO3濃度的增加，銀粉比表面積逐漸降低，當AgNO3濃度增大為1.25 mol·l-1時，松裝和振實密度降低較快，銀粉表面狀態發生變化。

2.3 銀粉的粒徑分布

從四種銀粉粒徑的分布可以看出，a、b、c三種銀粉粒徑均集中在0.110 μm，而d銀粉（AgNO3濃度為1.25 mol·l-1）粒徑分布較散，并有大于10 μm的顆粒出現，在漿料中的分散性差，不利于制備電子漿料。

2.4 不同銀粉對壓敏電阻通流性能影響

壓敏電阻的通流能力與其本身材料的化學成分、制造工藝及其幾何尺寸等因素有關，通流值為壓敏電阻器允許通過的最大電流值。最大通流值的提高，它顯示出了ZnO壓敏電阻器能夠承受多大電流沖擊和大電流沖擊后性能的穩定性。如下表，四種不同銀粉制備漿料印刷至壓敏基片后的8/20 μs電流后的通流性能。

對于銀電極來說，在大電流沖擊條件下，會產生大量的熱，而銀層密度的不均勻、高氣孔率會導致漏電流在樣品中分布不均勻，造成各處溫度分布也不一樣，由于溫度的不一致，導致從一點到另一點的電流密度波動，結果使低阻區即高溫區有更大的電流，這就使某處熱量越來越集中，由于電極內部、電極與基材之間的熱膨脹系數的不一致，最終導致銀層與基材脫落而失效[4-5]。因此b、c銀粉最適合制備壓敏電阻器銀漿，而d銀粉由于粒徑分布不均，制成漿料后最終導致對電流沖擊的失效。

3 結論

通過化學還原法改變AgNO3濃度制備出四種不同超細銀粉，當CAgNO3為0.5-1.0 mol·l-1時，制備出的銀粉粒徑集中，平均粒徑為0.110 μm左右，其中CAgNO3為0.75-1.0 mol·l-1時，制備出的銀粉用于電子漿料能夠承受更大的沖擊電流。當AgNO3為1.25 mol·l-1時，制備出的銀粉粒徑分散，并且有大顆粒產生，制成漿料后對產品的通流性能有較大影響。

由于該方法制備超細銀粉影響因素較多，如反應濃度、反應溫度、反應攪拌速率以及還原劑、分散劑的選擇，因此超細銀粉壓敏電阻通流的影響仍需進一步探索討論。

[1] 遲屹君. 高通流能力電阻片的研究進展[J]. 電磁避雷器，2004,（6）：29-33.

[2] 趙德強. 銀粉及電子漿料的現狀及趨勢[J]. 電子元件與材料，2005，（6）：54～56.

[3] 鄭忠. 膠體化學導論[M]. 北京: 高等教育出版社, 1989: 30-32.

[4] Am iji N , Tanno Y, O hkuma H, et al. Homogeneity of zinc oxide varistors [J ]. Advanced Ceramic Materials, 1986, (1) : 30-36.

[5] Imai T, U dagaw a T , Ando H, et al. Development of high gradient zinc oxide nonlinear resisto rs and their application on surge arrestors [J ]. IEEE Transactions on Power Delivery, 1998, 13 (4) : 1182-1187.

Preparation of Silever Powder Used in Electronic Paste

Xu Lei，Liu Xianjie，Cheng Geng

（Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064，China）

This paper presents ultrafine silver by chemical reduction. It uses AgNO3as raw materials, amine as reducing agent, organic acid as dispersant. It is studied on the silver particle morphology and size by scanning electron microscopy and laser particle size analyzer, and used in varistor ceramics. The impact of AgNO3concentration on the silver dispersion and particle size, and the preparation of silver powder on the performance of the varistor ceramics through-flow are studied. The results show that, when CAgNO3is lower than 1.0 mol·l-1, a smaller particle size powder is got, and when CAgNO3is 0.75 mol·l-1and 1.0 mol·l-1, the silver powder used in electronic paste is more suitable for the varistors.

silver powder；electronic paste；varistor

TQ04

A

1003-4862（2013）03-0061-04

2012-12-06

徐磊（1983-），男，碩士研究生。研究方向：電化學。