引言

在眾多導(dǎo)電填料中，銀因為具有優(yōu)秀的導(dǎo)電能力及良好的穩(wěn)定性成為導(dǎo)電填料的最佳選擇[1]。銀粉作為一種綜合性能優(yōu)良的新型微納米材料，其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能及其制漿后可連續(xù)大規(guī)模印刷、高溫?zé)Y(jié)或低溫固化等性能使其在能源、電子、冶金等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[2]。導(dǎo)電銀漿是一種以銀粉為基材通過高溫?zé)Y(jié)生成的功能性材料，其中導(dǎo)電銀粉是導(dǎo)電銀漿的核心組成部分，銀粉的形貌和結(jié)構(gòu)直接影響導(dǎo)電銀漿的燒結(jié)溫度和導(dǎo)電性能[3]。

1 導(dǎo)電銀粉概況

銀漿可以分為固化型銀漿（包括光固化和熱固化）和燒結(jié)型銀漿。這兩種類型的銀漿在組成成分、技術(shù)路線和應(yīng)用領(lǐng)域等方面存在較大的差異。固化型銀漿是由銀粉、高分子聚合物體系、有機(jī)溶劑以及添加劑經(jīng)攪拌輥軋而成，主要用于薄膜開關(guān)、觸摸屏線路、汽車后窗玻璃熱線等領(lǐng)域。燒結(jié)型銀漿是由銀粉、玻璃粉、樹脂、有機(jī)溶劑以及其他助劑經(jīng)攪拌輥軋而成，常被印刷于陶瓷、玻璃等耐高溫的絕緣基板上，多應(yīng)用于厚膜電路、濾波器、陶瓷電容器、太陽能電池等領(lǐng)域[4，6]。

銀粉作為導(dǎo)電銀漿的主要原料，其形貌、粒徑、分散性和振實密度對銀漿的電性能、流動性、接觸性以及生產(chǎn)成本均有重要的影響[5]。銀粉根據(jù)粒徑大小可以分為納米級銀粉（＜0.1μm）、亞微米級銀粉（0.1μm-1μm）、微米級銀粉（1μm-10μm）和粗銀粉（＞ 10μm）。根據(jù)形貌可以分為球形銀粉、片狀銀粉和枝狀銀粉等[4]。

1.1球形銀粉

微米級球形銀粉具有較高的球形度，由球形銀粉所配制的銀漿流動性好，能較好地通過正極細(xì)柵線。球形銀粉的性質(zhì)能夠滿足正銀銀漿對銀粉的需求[4]。因其流動性較好、高振實密度、絲網(wǎng)印刷后斷點少等特點，廣泛應(yīng)用于微電子行業(yè)中，如硅太陽能電池正面銀漿、高溫導(dǎo)電銀漿、MLCC電極漿料等[6]。

1.2片狀銀粉

片狀銀粉在銀漿中的接觸面積比其它形貌的銀粉要大，制得的銀漿電阻更小，導(dǎo)電性能更好。同時片狀銀粉在銀漿中呈片式結(jié)構(gòu)，能夠提高銀漿燒結(jié)的致密性。此外，片狀銀粉的比表面大、流動性好，其中的銀粉顆粒之間是面對面接觸或線接觸，因此具有較好的導(dǎo)電性，片狀銀粉適用于制備低溫固化銀漿、薄膜開關(guān)、觸屏及柔性電路等領(lǐng)域[5,7]。

1.3枝狀銀粉

樹枝狀銀粉由銀粉粒子自發(fā)聚集成高度有序的枝狀結(jié)構(gòu)而形成。有學(xué)者對樹枝狀銀粉在銀漿中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)樹枝狀銀粉不適合用于導(dǎo)電銀漿。陳應(yīng)龍等的研究結(jié)果表明，采用樹枝狀銀粉制備的銀漿在燒結(jié)后形成的銀層過于疏松，導(dǎo)電性不佳。此外，張明等還發(fā)現(xiàn)，采用樹枝狀銀粉制備的銀漿在燒結(jié)后形成的銀層表面粗糙，孔洞多。這是由于樹枝狀銀粉具有較大的表面能，容易發(fā)生結(jié)塊，導(dǎo)致在印刷過程中銀漿穿透絲網(wǎng)的能力較差，同時在燒結(jié)過程中銀漿會嚴(yán)重收縮，導(dǎo)致厚膜的連續(xù)性較差[4-5]。

2 銀粉的制備方法

銀粉的制備方法包括物理法和化學(xué)法。物理法是通過機(jī)械粉碎或氣相沉積的方法將大塊的材料粉碎成小的顆粒，包括機(jī)械球磨法、霧化法等，物理法制備銀粉產(chǎn)量低，可操作性差，且成本較高，雖然可以制備質(zhì)量高的銀粉，但不是最佳方法；化學(xué)制備方法是利用一些銀的氧化物等，對其進(jìn)行化學(xué)還原反應(yīng)而制備銀粉的方法，主要包括微乳液法、電化學(xué)法、熱解法、光誘導(dǎo)法、液相還原法等，工業(yè)上大多采用化學(xué)法制備銀粉。

2.1 物理法

2.1.1 機(jī)械球磨法

機(jī)械研磨法是一種制備銀粉的常用工藝，流程較為簡單，通常被用作制備片狀銀粉。該方法通過借助外力球磨使形貌為球形、不規(guī)則形銀粉變?yōu)槠瑺钽y粉，在此過程中，銀粉經(jīng)過反復(fù)擠壓變形、斷裂、結(jié)合，最終變成片狀銀粉。通過改變球磨參數(shù)，如球磨時間、轉(zhuǎn)速、球粉比等，可以制備出不同粒徑的片狀銀粉。

機(jī)械球磨法具有成本相對較低、產(chǎn)量高、設(shè)備簡單等優(yōu)點，是目前商業(yè)化制備片狀銀粉的主流方法，但其也存在一些缺點，比如所制備銀粉粒徑不均勻、銀片表面不平整、銀片表面不光滑、合成周期長、易引入雜質(zhì)、能耗高等[4,8]。

2.1.2 激光燒蝕法

激光燒蝕法就是在塊體表面加上一束能量密度高的激光加熱表面使之達(dá)到氣化溫度，表面被融化，形貌發(fā)生改變，最終在基板上冷凝形成銀顆?；蛘呷廴诘揭后w環(huán)境中形成納米銀膠體溶液。反應(yīng)過程中幾乎只有銀的參與，所以生成的銀顆粒幾乎不含有雜質(zhì)，產(chǎn)品非常的純凈[9]。

2.1.3 蒸發(fā)冷凝法

蒸發(fā)冷凝法也稱氣相沉積法，是一種工藝相對較復(fù)雜的銀粉制備方法，所制

備的銀粉純度較高，但產(chǎn)量較低。蒸發(fā)冷凝法制備銀粉時，需在真空環(huán)境中通入惰性氣體，并以激光加熱或等離子體加熱等方法使銀氣化。氣化的銀原子與惰性氣體分子碰撞后能量降低，冷凝后銀原子沉積形成超細(xì)粉體[10]。在蒸發(fā)冷凝法制備納米銀粉的流程中，容器壓強(qiáng)，溫度和惰性氣體的種類都是可調(diào)工藝參數(shù)，對銀粉產(chǎn)品的物理性質(zhì)具有規(guī)律性的影響[11]。

2.1.4 霧化法

霧化法是一種常見的制備金屬粉末的方法，也經(jīng)常被用于制備銀粉。在用霧化法制備銀粉的過程中，先將銀塊在惰性氣體環(huán)境下熔化到液態(tài)，然后在霧化室中通過外力將液態(tài)銀變成微小的銀金屬液滴，并迅速冷卻形成微米級的銀粉末[4]。

霧化法工藝具有工藝簡單，生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢，但霧化法制備銀粉時，對銀粉的粒度分布、微觀形貌等特征難以控制，制得銀粉的粒度分布較寬[12]。

2.2 化學(xué)法

2.2.1 液相還原法

液相還原法是一種最常用的制備銀粉的方法，是基于氧化還原反應(yīng)原理，在液相體系中利用還原劑將銀鹽（氧化劑）還原成銀粉[4]。液相還原的工藝路線為：將銀源、分散劑、還原劑等分別按比例溶解好，然后按先后順序混和，通過控制加入速度、液體溫度等來調(diào)控液相反應(yīng)速度，待反應(yīng)完成后清洗、分離、烘干[13]。

液相還原法具有生產(chǎn)設(shè)備簡單、成本低、制備的銀粉質(zhì)量高等優(yōu)點，因而非常適用于工業(yè)生產(chǎn)，目前已經(jīng)可以利用液相還原法制備出具有各種形狀、粒徑的銀粉顆粒。

2.2.2 微乳液法

微乳液法是一種利用微乳液中的金屬離子還原制備金屬粉末的方法，也可用于制備超細(xì)銀粉。微乳法制備銀粉時，整個反應(yīng)體系中有兩種不同溶液，這兩種溶液彼此之間互不相溶，因此活性劑需要同時具有親水基與疏水基。當(dāng)溶液中含銀溶液與還原溶液相互接觸時，表面活性劑會包裹住生成的銀核，在反應(yīng)中形成一個個小的獨(dú)立反應(yīng)體系，在不同空間中對銀離子進(jìn)行還原，這樣制備出來的銀粉具有優(yōu)異的分散性[14]。

2.2.3 電化學(xué)法

電化學(xué)法廣泛用于金屬粉末的生產(chǎn)，具有生產(chǎn)速度快、設(shè)備簡單、投資成本低等優(yōu)點。在電化學(xué)過程中，無需加入其他催化劑和還原劑，可以獲得高純度的金屬粉末。在外加電場的作用下，銀離子會在陰極處還原為銀粉，可以通過敲擊等方式將產(chǎn)物收集起來，隨后經(jīng)過洗滌和干燥處理即可得到最終產(chǎn)品。

電化學(xué)反應(yīng)易于常溫下進(jìn)行、條件溫和、操作相對容易、獲得的產(chǎn)物可控、反應(yīng)時間短且設(shè)備簡單，但該方法存在銀濃度偏低、銀粉均勻性差等缺點[6,9]。

2.2.4 光誘導(dǎo)法

光誘導(dǎo)法的基本原理是通過往溶液中照射一定波長紫外光，利用反應(yīng)體系中產(chǎn)生的還原性自由基團(tuán)，將溶液中Ag+還原成銀原子，新還原成銀原子，新還原的銀原子進(jìn)一步形成晶核，并最終長大成銀顆粒[6]。

光誘導(dǎo)法設(shè)備簡單，但光輻照時間長，操作相對復(fù)雜，生產(chǎn)效率不高，較難實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)[15]。

2.2.4 模板法

模板法是以模板劑在溶液中形成特殊構(gòu)型來控制銀粉顆粒尺寸和形貌的方法。 一般使用合適的表面活性劑，通過吸附或包裹還原得到的銀顆粒，防止顆粒之間的團(tuán)聚，并誘導(dǎo)銀顆粒擇優(yōu)生長。通過改變表面活性劑的種類、用量和滴加方式等條件，可以得到形貌不同的銀粉顆粒[15]。

該方法具有銀粉純度高、粒徑和形狀可控等優(yōu)點，但銀粉濃度偏低、產(chǎn)率低以及成本較高等缺點使得該方法在工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)中難以推廣應(yīng)用。

3 導(dǎo)電銀粉的主要應(yīng)用

目前銀粉多用于制備導(dǎo)電漿料。由于擁有良好的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能，金屬銀可滿足高功率密度電路系統(tǒng)的導(dǎo)電及散熱要求，成為優(yōu)良的導(dǎo)電材料。銀粉憑借其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在電子漿料領(lǐng)域中占據(jù)著不可替代的重要地位[13]。由于導(dǎo)電銀漿具有良好的導(dǎo)電性、可焊性、可靠性和相對低廉的價格等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于觸摸屏、太陽能電池電極、柔性傳感器、多層陶瓷電容器（MLCC）、濾波器、封裝電路等領(lǐng)域[4]。近年來，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，各個行業(yè)對銀漿導(dǎo)電性的要求不斷提高，銀粉受到了越來越多的關(guān)注與重視。

銀粉因其優(yōu)異的抗氧化性及導(dǎo)電性，經(jīng)常被用作導(dǎo)電膠的導(dǎo)電填料。導(dǎo)電膠產(chǎn)品種類有很多如導(dǎo)電漿料、導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電膏、導(dǎo)電膠帶等產(chǎn)品。目前這些產(chǎn)品都已經(jīng)進(jìn)入到了市場之中，這些導(dǎo)電材料主要被用來連接集成電路表面電路，或者對半導(dǎo)體材料進(jìn)行封裝以及液晶顯示屏、發(fā)光二極管等諸多電子領(lǐng)域[14]。

在光伏電池領(lǐng)域，光伏銀漿應(yīng)用于太陽能電池片電極中，以銀粉為導(dǎo)電相、玻璃氧化物為粘結(jié)相及以有機(jī)物為載體，經(jīng)過攪拌、三輥軋制后形成的均勻膏狀物。作為導(dǎo)電銀漿中唯一的導(dǎo)電相，銀粉的形貌和粒徑等各種條件都會對導(dǎo)電銀漿的性能產(chǎn)生至關(guān)重要的影響[10-11]。

4 結(jié)語

國內(nèi)對銀粉和導(dǎo)電漿料的研究和開發(fā)起步較晚，改革開放以后，隨著國外大量電子元器件被引進(jìn)國內(nèi)，國內(nèi)銀粉的制備技術(shù)得到快速發(fā)展，各種類型的銀粉被研制出來，中低端銀粉已大部分實現(xiàn)國產(chǎn)化。然而，國產(chǎn)銀粉存在可轉(zhuǎn)化為規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)較少、產(chǎn)品生產(chǎn)自動化程度低、在線監(jiān)測管理不健全等問題，導(dǎo)致國產(chǎn)高端銀粉在批次穩(wěn)定性、產(chǎn)品種類、產(chǎn)品迭代等方面依舊不如進(jìn)口的高端銀粉，因此，國產(chǎn)高端銀粉的研發(fā)生產(chǎn)依舊任重道遠(yuǎn)。

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