一种纳米核壳结构焊膏及其制备方法与流程

本发明涉及一种纳米核壳结构焊膏及其制备方法。

背景技术：

随着科技的发展，3c产品，功率越做越大，频率越做越高，发热量也越来越大！热危害也就越来越严重，比如风扇散热效率高，但寿命一般比较短，而且产生一定的噪音，如何面对高热量对产品的危害，纳米焊膏的出现，对提高外壳的散热性能有着积极的作用；现有的纳米焊膏由树脂、填料、助剂等组成，由纳米银粉充当的填料，具有优异的导热性能，但银作为一种贵重金属，储量及成本限制其作为常规材料的发展；或者是，由纳米铜粉充当的填料，成本可以得到很好控制，但纳米铜粉在加工及使用过程中很容易氧化，对加工及使用条件比较苛刻。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明了一种纳米核壳结构焊膏及其制备方法，制作材料及制备成本低廉，制作出的纳米银包铜焊膏具有优异的导热性及稳定性，且该制备方法易于实现量产加工。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种纳米核壳结构焊膏，配比比例如下：0~70份的铜、0~65份的银、0~98.5份的锡、8~10份的双酚a二缩水甘油醚、8~10份的3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸、2~8份的新癸酸-环氧丙烷甲酯、0~5000ppm份的铟in、锗ge、硒xi、钴co、镍ni、1~5份的添加剂，ppm浓度(partspermillion)是用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度，也称百万分比浓度。经常用于浓度非常小的场合下，与之相似的还有ppb(partsperbillion)。

一种纳米核壳结构焊膏的制备方法，其步骤如下：

1)、制备纳米银铜锡粉，

采用直流氢电弧等离子体蒸发法，将银铜锡合金放入坩埚内，密封、抽真空至3×10^-3pa~6×10^-3pa，然后充入适量的高纯氩气，开启水循环，引燃电极；电流控制在350~500a范围内，之后开启风机，将银铜锡合金蒸汽转移至纳米粉收集室，20~40分钟后，关闭电极，冷却至常温后，充入高纯氩气至常压，收集纳米粉收集室内的金属纳米银铜锡粉ⅰ备用；

2)、制备纳米核壳结构银包纳米银铜锡粉，

第一步。配置硝酸银溶液；

第二步，制备银铜锡粉ⅱ；将银铜锡粉ⅰ用15~30%稀硫酸洗涤5~15分钟，保持ph值在1~2之间，将酸洗好的银铜锡粉ⅰ用蒸馏水反复冲洗，检测至无银铜锡离子为止，再反复洗涤至ph值为中性，用离心机甩干，得到银铜锡粉ⅱ；

第三步，制备银铜锡粉液a；将处理好的银铜锡粉ⅱ在30g/l氯化亚锡盐酸敏化液中敏化5~15分钟，然后用蒸馏水洗涤，得到银铜锡粉液a；

第四步，制备银包银铜锡粉；接下来过滤银铜锡粉液a，滴加硝酸银溶液，将银铜锡粉液a的ph值调至4，再滴加银氨溶液充分混合反应8~15分钟，然后再滴加氨水至ph值为9，再反应25~40分钟，最后用离心机进行分离、洗涤得到银包银铜锡粉液b，将制备好的银包银铜锡粉液b置于容器中，加入适量蒸馏水，置于70℃恒温槽中静置3h，用离心机抽滤，烤箱烘干后得到银包银铜锡粉；

3)、制备纳米核壳结构包含银铜锡元素的焊膏，

将上述制备出的银包银铜锡粉与双酚a二缩水甘油醚、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸、新癸酸-环氧丙烷甲酯、添加剂混合充分搅拌，制得纳米核壳结构包含银铜锡元素的焊膏，再灌装、恒温保存。

优选的，银铜锡合金中还包含其中一种或一种以上的铟、锗、硒、钴、镍微量元素。

优选的，硝酸银溶液的配置是将硝酸银晶体和蒸馏水按照1~3%的比例混合，并用磁力搅拌器搅拌20~40分钟得到硝酸银溶液。

本发明制备的纳米核壳结构包含银铜锡元素的焊膏，包括以下特点：可有效防止铜粉表面生成氧化层，制作所用的材料成本低廉，制作出来的纳米核壳结构银包纳米银铜锡粉焊膏具有优异的导热性以及稳定性，易于实现量产加工。

附图说明

图1为制备纳米银铜锡粉的原理图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

本发明的具体实施例和对比例的配方如下表所示（以质量份数计，单位为克），其中对纳米核壳结构包含银铜锡元素的焊膏与实施例进行各项性能的对比。

制备以上1-18实施例中配比的纳米核壳结构包含银铜锡等元素焊膏的制备方法，其步骤如下：

1)、制备纳米银铜锡粉，

制备纳米银铜锡粉的原理设备包括循环气路1、纳米粉制作室2、循环风机3和纳米粉收集室4，纳米粉制作室2的出口21置于纳米粉收集室4内，且出口21处套有置于纳米粉收集室4内的收粉袋41，循环气路1连通纳米粉制作室2和纳米粉收集室4，并且循环气路1上设有循环风机3；在纳米粉制作室2内还设有坩埚22、电极23、水冷腔体24、水冷下铜模25，循环气路1的端头设有对着坩埚22开口处的吹风管11，水冷下铜模25放置在水冷腔体24上，坩埚22放置在水冷腔体24内，

采用直流氢电弧等离子体蒸发法，将银铜锡合金放入坩埚22内，密封、抽真空至3×10^-3pa~6×10^-3pa，然后充入适量的高纯氩气，开启水冷腔体24内的水循环，引燃电极23，电流控制在350~500a范围内；之后开启风机，吹风管11会将坩埚22口冒出的银铜锡蒸汽吹出，将银铜锡蒸汽转移至纳米粉收集室4，20~40分钟后，关闭电极23，冷却至常温后，充入高纯氩气至常压，收集纳米粉收集室4内的金属纳米银铜锡粉备用；其中银铜锡合金中包含铟、锗、硒、钴、镍微量元素。

2)、制备纳米核壳结构银包纳米银铜锡粉，

将硝酸银晶体和蒸馏水按照1~3%的比例混合，并用磁力搅拌器搅拌20~40分钟得到硝酸银溶液；

银铜锡粉ⅰ用15~30%稀硫酸洗涤5~15分钟，保持ph值在1~2之间，将酸洗好的银铜锡粉ⅰ用蒸馏水反复冲洗，检测至无银铜锡离子为止，再反复洗涤至ph值为中性，用离心机甩干，得到银铜锡粉ⅱ；

接下来，将处理好的银铜锡粉ⅱ在30g/l氯化亚锡盐酸敏化液中敏化5~15分钟，然后用蒸馏水洗涤，得到银铜锡粉液a；

接下来过滤银铜锡粉液a，滴加硝酸银溶液，将银铜锡粉液a的ph值调至4，再滴加银氨溶液充分混合反应8~15分钟，然后再滴加氨水至ph值为9，再反应25~40分钟，最后用离心机进行分离、洗涤得到银包银铜锡粉液b，将制备好的银包银铜锡粉液b置于容器中，加入适量蒸馏水，置于70℃恒温槽中静置3h，用离心机抽滤，烤箱烘干后得到银包银铜锡粉；

3)、制备纳米核壳结构包含银铜锡元素的焊膏，

将上述制备出的银包银铜锡粉与双酚a二缩水甘油醚、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸、新癸酸-环氧丙烷甲酯、添加剂混合充分搅拌，制得纳米核壳结构包含银铜锡元素的焊膏，再灌装、恒温保存。

以上对本发明提供的一种纳米核壳结构焊膏及其制备方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。