一种银颗粒表面钝化处理方法与流程

1.本发明属于电子封装材料领域，特别涉及一种银颗粒表面钝化处理方法。


背景技术：

2.纳米级和微米级金属颗粒是电子封装中关键的互连材料，然而由于其粒径较小，很容易发生氧化，限制了其进一步应用。对金属进行钝化，使其表面生成一层致密防氧化膜，是一种重要的解决方案，并且被广泛使用。其原理在于将金属在钝化液中通电，并形成钝化膜。然而对于微纳金属颗粒而言，如何实现颗粒的通电、如何实现均匀钝化，如何收集钝化后的金属颗粒，皆是需要解决的问题。因此，目前并不存在金属颗粒表面钝化的现有技术。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种银颗粒表面钝化处理方法。
4.本发明的目的通过下述技术方案实现：
5.一种银颗粒表面钝化处理方法，当银颗粒为单一尺寸或多尺寸银颗粒，其表面钝化处理方法包括以下步骤：
6.(1)将银颗粒分散于含有钝化液的溶液中；
7.(2)对溶液进行机械搅拌，在溶液中插入惰性电极作为阳极，插入导电多孔网状石墨烯电极作为阴极，导电多孔网状石墨烯电极上网络的孔径d与最大银颗粒孔径d满足关系：d<0.9d，从而使银颗粒附着于导电多孔网状石墨烯电极上；
8.(3)对溶液进行通电，使导电多孔网状石墨烯电极上的银颗粒表面沉积cr而发生钝化；间隔1
‑
10min，对导电多孔网状石墨烯电极施加超声震荡或高频电场，使钝化后的银颗粒脱落；然后使新的未钝化的银颗粒重新附着于导电多孔网状石墨烯电极上，重复前述通电和施加超声震荡或高频电场的步骤，直至所有银颗粒完成钝化；
9.(4)对溶液进行离心干燥，获得钝化后的银颗粒；
10.当银颗粒为多尺寸银颗粒，其表面钝化处理方法包括以下步骤：
11.(a)将银颗粒分散于含有钝化液的溶液中，溶液置入封闭容器中；
12.(b)对容器中的溶液进行机械搅拌，从容器的侧面向溶液中插入惰性电极作为阳极，并在容器设置三个以上导电多孔网状石墨烯电极作为阴极及滤网，导电多孔网状石墨烯电极的形状与容器的横截面相同；导电多孔网状石墨烯电极具备不同的网络孔径，按网络孔径由大到小的顺序从上往下排列，网络孔径的大小满足如下关系d1＝(1.2～2)d2，d2＝(1.2～2)d3，以此类推；
13.(c)在容器中设置泵，驱动溶液循环流动从上到下穿过导电多孔网状石墨烯电极的网孔，使不同粒径大小的银颗粒沉积附着于相应尺寸的导电多孔网状石墨烯电极上；
14.(d)对溶液进行通电，使导电多孔网状石墨烯电极上的银颗粒表面沉积cr而发生
钝化；间隔1
‑
10min，将容器中的导电多孔网状石墨烯电极整体翻转180
°
并施加超声震荡或高频电场，使钝化后的银颗粒脱落；然后重复步骤(b)和(c)使新的未钝化的银颗粒重新附着于导电多孔网状石墨烯电极上，重复前述通电和施加超声震荡或高频电场的步骤，直至所有银颗粒完成钝化；
15.(e)对溶液进行离心干燥，获得钝化后的银颗粒；
16.所述含有钝化液的溶液的ph值为2
‑
9，其中的溶剂为水、甲醇或乙醇，溶质为h2o2、二氨基三氮杂茂、丙烯酸树脂、环氧树脂、单宁酸、植酸和有机钼酸盐中的一种或多种，与cr
3
、cr
6
、so
42
‑
、cl
‑
、no3‑
离子和碱金属离子的混合物。
17.所述银颗粒的尺寸为10nm
‑
100μm。
18.步骤(2)和步骤(b)所述惰性电极为石墨。
19.步骤(3)和步骤(d)所述发生钝化的过程中温度保持在
‑
20℃～100℃，电压保持在0～100v。
20.步骤(3)和步骤(d)所述发生钝化的过程中，通入空气或氧气，同时对溶液进行超声和搅拌处理。
21.步骤(3)和步骤(d)所述超声震荡或高频电场的频率f有多种选择(f1,f2,f3)并满足如下关系：
22.(0.5 n)c
i
/f
i
＝l
i
，i＝1,2,3
23.其中n为任意自然数，c1为导电多孔网状石墨烯电极表面横波声速，l1为导电多孔网状石墨烯电极特征尺寸，c2为银颗粒体声波声速，l2为银颗粒特征尺寸，c3为溶液体声波声速，l3为阳极电极与导电多孔网状石墨烯电极距离。
24.步骤(3)和步骤(d)所述发生钝化的过程结束后，将导电多孔网状石墨烯电极抽出并放于另一溶液中，另一溶液中添加有溴化十六烷基三甲铵(ctab)和脂肪酸盐小分子表面活性剂，降低银颗粒表面能，促进银颗粒脱落；施加超声震荡，使钝化后的银颗粒脱落，然后对溶液进行离心干燥，获得钝化后的银颗粒。
25.本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：本发明首次提出一种金属颗粒表面钝化的处理方式，可以实现微纳银颗粒的钝化、收集方法，且适用于一次性对不同尺寸的颗粒实现钝化的功能。
附图说明
26.图1为银颗粒表面钝化处理方法a的工艺流程图；
27.图2为银颗粒表面钝化处理方法b的工艺流程图；
28.其中1
‑
银颗粒，2
‑
含有钝化液的溶液，3
‑
阳极，4
‑
导电多孔网状石墨烯电极，5
‑
钝化层，6
‑
机械搅拌，7
‑
特定频率的超声波，8
‑
利用泵制造的水循环，9
‑
大孔径网状石墨烯电极，10
‑
中孔径网状石墨烯电极，11
‑
小孔径网状石墨烯电极，12
‑
翻转石墨烯电极。
具体实施方式
29.下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
30.以下实施例中所述超声震荡或高频电场的频率f有多种选择(f1,f2,f3)并满足如
下关系：
31.(0.5 n)c
i
/f
i
＝l
i
，i＝1,2,3
32.其中n为任意自然数，c1为导电多孔网状石墨烯电极表面横波声速，l1为导电多孔网状石墨烯电极特征尺寸，c2为银颗粒体声波声速，l2为银颗粒特征尺寸，c3为溶液体声波声速，l3为阳极电极与导电多孔网状石墨烯电极距离。
33.以下实施例中所述发生钝化的过程中温度保持在
‑
20℃～100℃。
34.实施例1银颗粒表面钝化处理方法a，工艺流程如图1所示，其中1
‑
银颗粒，2
‑
含有钝化液的溶液，3
‑
阳极，4
‑
导电多孔网状石墨烯电极，5
‑
钝化层，6
‑
机械搅拌，7
‑
特定频率的超声波。
35.(1)将平均尺寸100nm的银颗粒分散于含有钝化液的溶液中；所述含有钝化液的溶液的ph值为3，溶剂为乙醇，溶质为h2o2、cr
3
、cr
6
、so
42
‑
、cl
‑
、no3‑
离子和碱金属离子的混合物；
36.(2)对溶液进行机械搅拌，在溶液中插入石墨作为阳极，插入孔径80nm的导电多孔网状石墨烯电极作为阴极，从而使银颗粒附着于导电多孔网状石墨烯电极上；
37.(3)对溶液进行通电，电压为5v，使导电多孔网状石墨烯电极上的银颗粒表面沉积cr而发生钝化；间隔1min，对导电多孔网状石墨烯电极施加12.5mhz的超声震荡，使钝化后的银颗粒脱落；然后使新的未钝化的银颗粒重新附着于导电多孔网状石墨烯电极上，重复前述通电和施加超声震荡或高频电场的步骤，直至所有银颗粒完成钝化；
38.(4)对溶液进行离心干燥，获得钝化后的银颗粒。
39.实施例2银颗粒表面钝化处理方法b，工艺流程如图2所示，其中1
‑
银颗粒，2
‑
含有钝化液的溶液，3
‑
阳极，5
‑
钝化层，6
‑
机械搅拌，7
‑
特定频率的超声波，8
‑
利用泵制造的水循环，9
‑
大孔径网状石墨烯电极，10
‑
中孔径网状石墨烯电极，11
‑
小孔径网状石墨烯电极，12
‑
翻转石墨烯电极。
40.(a)将140nm、110nm、80nm的银颗粒分散于含有钝化液的溶液中，溶液置入封闭容器中；所述含有钝化液的溶液的ph值为7，溶剂为甲醇，溶质为丙烯酸树脂、cr
3
、cr
6
、so
42
‑
、cl
‑
、no3‑
离子和碱金属离子的混合物；
41.(b)对容器中的溶液进行机械搅拌，从容器的侧面向溶液中插入惰性电极作为阳极，并在容器设置三个导电多孔网状石墨烯电极作为阴极及滤网，导电多孔网状石墨烯电极的形状与容器的横截面相同；三个导电多孔网状石墨烯电极的网络孔径分别为120nm、90nm、60nm，按网络孔径由大到小的顺序从上往下排列；
42.(c)在容器中设置泵，驱动溶液循环流动从上到下穿过导电多孔网状石墨烯电极的网孔，使不同粒径大小的银颗粒沉积附着于相应尺寸的导电多孔网状石墨烯电极上；
43.(d)对溶液进行通电，电压为5v，使导电多孔网状石墨烯电极上的银颗粒表面沉积cr而发生钝化；间隔1min，将容器中的导电多孔网状石墨烯电极整体翻转180
°
并施加12.5mhz超声震荡，使钝化后的银颗粒脱落；然后重复步骤(b)和(c)使新的未钝化的银颗粒重新附着于导电多孔网状石墨烯电极上，重复前述通电和施加超声震荡或高频电场的步骤，直至所有银颗粒完成钝化；
44.(e)对溶液进行离心干燥，获得钝化后的银颗粒。
45.实施例3
46.其他步骤同实施例1，不同点在于步骤(3)发生钝化的过程结束后，将导电多孔网状石墨烯电极抽出并放于另一溶液中，另一溶液中添加有溴化十六烷基三甲铵(ctab)和脂肪酸盐小分子表面活性剂，降低银颗粒表面能，促进银颗粒脱落；施加超声震荡，使钝化后的银颗粒脱落；重复操作，直至所有银颗粒完成钝化；然后对另一溶液进行离心干燥，获得钝化后的银颗粒。
47.实施例4
48.其他步骤同实施例2，不同点在于步骤(d)发生钝化的过程结束后，将导电多孔网状石墨烯电极抽出并放于另一溶液中，另一溶液中添加有溴化十六烷基三甲铵(ctab)和脂肪酸盐小分子表面活性剂，降低银颗粒表面能，促进银颗粒脱落；施加超声震荡，使钝化后的银颗粒脱落；重复操作，直至所有银颗粒完成钝化；然后对另一溶液进行离心干燥，获得钝化后的银颗粒。
49.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。