电子工业用贵金属粉末与厚膜电子浆料
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电子工业 用贵金属粉末
xxxx电子材料公司
一、基本概念
电子（electronic）→低功率、低电流、低电压； 电气 （electric）→高功率、大电流、高电压。 贵金属（noble metals）→（Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Os、Ru、Ir） 贱金属（base metals） 铂族金属
厚膜混合集成电路（thick film Hybrid circuits） →印刷烧成 薄膜混合集成电路（thin film Hybrid circuits） →溅射、气相 沉积、刻蚀工艺
Ag、Au、Pt、Pd、RuO2。
五、电子工业用贵金属粉末以及可能的 制备方法和分类
（一）基本性质
1. 粒径范围（sem或激光粒径）0.01～20.0μm 2. 颗粒形态（球形、微晶状、片状、特殊形状） 3. 组成（单一金属、复合粉、合金粉、梯度粉） 4. 纯度以及杂质的类别和影响 5. 分散程度（强絮状聚集粉末、弱絮状聚集粉末、单分散粉末）
十六、银粉作厚膜导体浆料导电填料的缺点
缺 点 关联影响
可靠性
改善方式
气氛改变，包封
硫化
迁移
可靠性
加Pd
抗焊锡浸蚀能力差
耐焊性 可靠性
加Pt或Pd
熔点相对低
烧结温度 >960℃
加Pd
钯银合金相图
十七、在银存在下钯的氧化和还原
图 1
图 2
图
3
十八、液相法制备复合粉、合金粉
• 复合以及合金化粉末目的：低成本化、性能优化。 • 目前已开发的种类：玻璃粉、塑料粉、石墨粉等镀银；
半导体集成电路（monolithic） 印刷线路板混合集成电路（PHC）
二、材料本征导电性
三、一般厚膜生产工艺
回路设计 图形设计 印刷制版 陶瓷基板 （多层布线、跨接） 绝缘体印刷 烧 成 多层化重复 导体印刷
（布线、电极）
电容器印刷
导体印刷 烧 成 电阻印刷 烧 成
烧 成 多层化重复 导体印刷 烧 成
（二）制备方法
1. 物理方法：等离子气相冷凝法，雾化法（水雾化、气雾化）； 2. 化学方法：热分解法（贵金属化合物），液相还原法（贵金属 盐） 3. 电化学法：无电解电镀，电解粉。
六、贵金属粉末的主要特性参数、测定方法以及 与厚膜电子浆料特性的关联
贵金属粉末 特 性
粒径 平均粒径 粒径分布（μm）
十九 、液相法制备银钯复合\合金粉
装置照片
银 钯 复 合 粉 照 片
AgPd盐溶液(调整氧化还原电位)+还原剂溶液 还原方式选择+界面活性剂
银钯合金粉(Au-Pt，Pt-Ir也一样)。
二十、电子工业用贵金属粉末之共性点 和认识误区
共性点：高分散性、窄粒径分布、低杂质含量
认识误区：
一味追求
粒径细 球形度高 高片状化程度 通用性 表面改性
同上 同上 同上 同上
同上 同上 同上 同上
振实密度（g/ml） 松装密度（g/ml） 热收缩特性 杂质含量
同上
同上
七、液相还原法制备贵金属粉末
1. 基本途径：
贵金属盐溶液 混合 还 原 反应 还原剂 洗涤 固溶分离 烘 干 贵金属还原粉
2. 还原反应的基本原料
贵金属盐：AgNO3、PdCl2、PdNO3、H2AuCl4、H2PtCl6、RuCl3以及 它们的氧化剂、化合物、配合物。 还 原 剂：无机还原剂的H2SO2、CO、H2S、FeSO4、Na2SO3、N2H4、 NaHB、H2O2、Zn、Fe；有机还原剂、醛类、醇类、酸类。 反应介质：水、其它。 界面活性剂（分散剂）：无机类的电解质、稳定介质；有机类的水溶性高 分子。
烧 成
包封玻璃印刷 烧 成
wk.baidu.com
调 阻
元件单体测试
组装、检查
回路动作测试
四、贵金属的特性与电子工业
① 相对化学性质稳定性 ② 良好的本征导电性 ③ 稀少、价格高 ④ 催化活性 ⑤ 贵金属的物理性质
元素 性质 密度20℃ g/cm3 熔点 0℃ 1atm 21.45 1769 12.02 1555 22.65 2447 12.41 1963 22.61 3045 12.45 2310 19.32 1064 10.49 961
测试方法
激光粒径 费歇尔粒径 Sem粒径
对厚膜电子 浆料的影响
填充特性 流变特性
生成膜特性 的影响
初期物理化学特性 长期可靠性
表征的粉末 性 质
粒径大小 粒径太小 表面状态 微孔数量 分散性 流动性 热作用的 收缩特性 纯度
比表面积（m2/g ）
BET B527-70 AD002 13329-70 AD001 TMA +CAP，原子 吸收光谱，
八、液相还原制备贵金属粉末的微观过程
以银球形粒子生成为例
球形粒子生成过程观测系统
1. 带照明镜头； 2. 视频信号记录器；3. 监视器；4. 绝缘处理装置； 5. 视频信号处理器；6. 玻璃槽
还原剂加入溶液后的变化
球形银粉（15000倍照片)
球形银粉（70000倍照片）
球形银粒子断面组织透射电镜照片
无机介质镀贵金属，如：Cu、Ni 等贱金属镀Ag； 钯银复合粉； 银钯合金粉。
• 银钯导体浆料中银钯粉混合演变过程
Step1：银粉+钯粉机械混合 银粉聚集体和钯粉聚集体之间混合 （V型混料机 、球磨等）； Step2：共沉积粉 银粉颗粒与钯粉颗粒之间混合（液相同时沉积）； Step3：合金粉 银原子与钯原子之间的混合（液相还原反应，控制条件）
九、银粉照片
十、钯粉照片
十一、铂粉照片
十二、金粉照片
十三、合金粉照片
Au-Pt 粉
Pt-Ir 粉
十四、特殊形状粉照片
铂
粉
金
粉
银
粉
十五、贵金属还原粉的机械处理
机械处理方式：球磨分散、表面改性、高剪切分散； 机械处理目的：提高分散性，表面光滑化和涂层改性， 改变粉末形态，填充特性； 贵金属还原粉之特点： 絮状聚集，单颗粒细，表面不规则。
铂 Pt
钯 Pd
铱 Ir
铑 Rh 锇 Os
钌 Ru
金 Au
银 Ag
热导率 w/m· k 0℃—100℃
体电阻率ρ 0℃ ×10-6Ω·cm
> 1.18
9.35
75.36
9.93
146.54
4.31
150.72
4.33
104.92
8.12
104.67
6.90
309.82
2.03
418.68
1.59
以上①和②是决定贵金属在电子工业中应用的关键因素，当然还考虑其它物 理性质以及成本问题。目前以粉末形式作为厚膜电子浆料导电功能相的有：
二十一、贵金属粉末根据市场（用途）分类
(以银粉为例)
银粉
• 高温烧结活性银粉 （微晶状）
• 高分散类球形银粉 （二次粒子，单晶颗粒） • 光亮银粉（径厚比小） • 片状银粉（径厚比大） • 低温高导电银粉 （导电网络的形成）
用途
低温烧结（< 850℃） 分辨率要求不高的面电极（高收缩扩散特性）
高分辨，线性度要求的线路，低 收缩要求的内电极等 高银含量的掺合型导电有机聚合物 低银含量的掺合型导电有机聚合物 低温烘干（60 ℃ ～80 ℃ ）方面
• 纳米银粉
二十二、贵金属粉末的发展趋势
• 高纯化 无机和有机杂质进一步降低 过程统计偏差降低 对应薄层化,低成本
• 批量生产一致性 • 高机能化
• 纳米粉
应用开发
谢谢各位!
xxxx电子材料公司
一、基本概念
电子（electronic）→低功率、低电流、低电压； 电气 （electric）→高功率、大电流、高电压。 贵金属（noble metals）→（Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Os、Ru、Ir） 贱金属（base metals） 铂族金属
厚膜混合集成电路（thick film Hybrid circuits） →印刷烧成 薄膜混合集成电路（thin film Hybrid circuits） →溅射、气相 沉积、刻蚀工艺
Ag、Au、Pt、Pd、RuO2。
五、电子工业用贵金属粉末以及可能的 制备方法和分类
（一）基本性质
1. 粒径范围（sem或激光粒径）0.01～20.0μm 2. 颗粒形态（球形、微晶状、片状、特殊形状） 3. 组成（单一金属、复合粉、合金粉、梯度粉） 4. 纯度以及杂质的类别和影响 5. 分散程度（强絮状聚集粉末、弱絮状聚集粉末、单分散粉末）
十六、银粉作厚膜导体浆料导电填料的缺点
缺 点 关联影响
可靠性
改善方式
气氛改变，包封
硫化
迁移
可靠性
加Pd
抗焊锡浸蚀能力差
耐焊性 可靠性
加Pt或Pd
熔点相对低
烧结温度 >960℃
加Pd
钯银合金相图
十七、在银存在下钯的氧化和还原
图 1
图 2
图
3
十八、液相法制备复合粉、合金粉
• 复合以及合金化粉末目的：低成本化、性能优化。 • 目前已开发的种类：玻璃粉、塑料粉、石墨粉等镀银；
半导体集成电路（monolithic） 印刷线路板混合集成电路（PHC）
二、材料本征导电性
三、一般厚膜生产工艺
回路设计 图形设计 印刷制版 陶瓷基板 （多层布线、跨接） 绝缘体印刷 烧 成 多层化重复 导体印刷
（布线、电极）
电容器印刷
导体印刷 烧 成 电阻印刷 烧 成
烧 成 多层化重复 导体印刷 烧 成
（二）制备方法
1. 物理方法：等离子气相冷凝法，雾化法（水雾化、气雾化）； 2. 化学方法：热分解法（贵金属化合物），液相还原法（贵金属 盐） 3. 电化学法：无电解电镀，电解粉。
六、贵金属粉末的主要特性参数、测定方法以及 与厚膜电子浆料特性的关联
贵金属粉末 特 性
粒径 平均粒径 粒径分布（μm）
十九 、液相法制备银钯复合\合金粉
装置照片
银 钯 复 合 粉 照 片
AgPd盐溶液(调整氧化还原电位)+还原剂溶液 还原方式选择+界面活性剂
银钯合金粉(Au-Pt，Pt-Ir也一样)。
二十、电子工业用贵金属粉末之共性点 和认识误区
共性点：高分散性、窄粒径分布、低杂质含量
认识误区：
一味追求
粒径细 球形度高 高片状化程度 通用性 表面改性
同上 同上 同上 同上
同上 同上 同上 同上
振实密度（g/ml） 松装密度（g/ml） 热收缩特性 杂质含量
同上
同上
七、液相还原法制备贵金属粉末
1. 基本途径：
贵金属盐溶液 混合 还 原 反应 还原剂 洗涤 固溶分离 烘 干 贵金属还原粉
2. 还原反应的基本原料
贵金属盐：AgNO3、PdCl2、PdNO3、H2AuCl4、H2PtCl6、RuCl3以及 它们的氧化剂、化合物、配合物。 还 原 剂：无机还原剂的H2SO2、CO、H2S、FeSO4、Na2SO3、N2H4、 NaHB、H2O2、Zn、Fe；有机还原剂、醛类、醇类、酸类。 反应介质：水、其它。 界面活性剂（分散剂）：无机类的电解质、稳定介质；有机类的水溶性高 分子。
烧 成
包封玻璃印刷 烧 成
wk.baidu.com
调 阻
元件单体测试
组装、检查
回路动作测试
四、贵金属的特性与电子工业
① 相对化学性质稳定性 ② 良好的本征导电性 ③ 稀少、价格高 ④ 催化活性 ⑤ 贵金属的物理性质
元素 性质 密度20℃ g/cm3 熔点 0℃ 1atm 21.45 1769 12.02 1555 22.65 2447 12.41 1963 22.61 3045 12.45 2310 19.32 1064 10.49 961
测试方法
激光粒径 费歇尔粒径 Sem粒径
对厚膜电子 浆料的影响
填充特性 流变特性
生成膜特性 的影响
初期物理化学特性 长期可靠性
表征的粉末 性 质
粒径大小 粒径太小 表面状态 微孔数量 分散性 流动性 热作用的 收缩特性 纯度
比表面积（m2/g ）
BET B527-70 AD002 13329-70 AD001 TMA +CAP，原子 吸收光谱，
八、液相还原制备贵金属粉末的微观过程
以银球形粒子生成为例
球形粒子生成过程观测系统
1. 带照明镜头； 2. 视频信号记录器；3. 监视器；4. 绝缘处理装置； 5. 视频信号处理器；6. 玻璃槽
还原剂加入溶液后的变化
球形银粉（15000倍照片)
球形银粉（70000倍照片）
球形银粒子断面组织透射电镜照片
无机介质镀贵金属，如：Cu、Ni 等贱金属镀Ag； 钯银复合粉； 银钯合金粉。
• 银钯导体浆料中银钯粉混合演变过程
Step1：银粉+钯粉机械混合 银粉聚集体和钯粉聚集体之间混合 （V型混料机 、球磨等）； Step2：共沉积粉 银粉颗粒与钯粉颗粒之间混合（液相同时沉积）； Step3：合金粉 银原子与钯原子之间的混合（液相还原反应，控制条件）
九、银粉照片
十、钯粉照片
十一、铂粉照片
十二、金粉照片
十三、合金粉照片
Au-Pt 粉
Pt-Ir 粉
十四、特殊形状粉照片
铂
粉
金
粉
银
粉
十五、贵金属还原粉的机械处理
机械处理方式：球磨分散、表面改性、高剪切分散； 机械处理目的：提高分散性，表面光滑化和涂层改性， 改变粉末形态，填充特性； 贵金属还原粉之特点： 絮状聚集，单颗粒细，表面不规则。
铂 Pt
钯 Pd
铱 Ir
铑 Rh 锇 Os
钌 Ru
金 Au
银 Ag
热导率 w/m· k 0℃—100℃
体电阻率ρ 0℃ ×10-6Ω·cm
> 1.18
9.35
75.36
9.93
146.54
4.31
150.72
4.33
104.92
8.12
104.67
6.90
309.82
2.03
418.68
1.59
以上①和②是决定贵金属在电子工业中应用的关键因素，当然还考虑其它物 理性质以及成本问题。目前以粉末形式作为厚膜电子浆料导电功能相的有：
二十一、贵金属粉末根据市场（用途）分类
(以银粉为例)
银粉
• 高温烧结活性银粉 （微晶状）
• 高分散类球形银粉 （二次粒子，单晶颗粒） • 光亮银粉（径厚比小） • 片状银粉（径厚比大） • 低温高导电银粉 （导电网络的形成）
用途
低温烧结（< 850℃） 分辨率要求不高的面电极（高收缩扩散特性）
高分辨，线性度要求的线路，低 收缩要求的内电极等 高银含量的掺合型导电有机聚合物 低银含量的掺合型导电有机聚合物 低温烘干（60 ℃ ～80 ℃ ）方面
• 纳米银粉
二十二、贵金属粉末的发展趋势
• 高纯化 无机和有机杂质进一步降低 过程统计偏差降低 对应薄层化,低成本
• 批量生产一致性 • 高机能化
• 纳米粉
应用开发
谢谢各位!