Токопроводящая паста для металлизации необоженной висмутсодержащей керамики

 

Использование: металлизация контактным методом для создания наружных (торцовых) электродов многослойных керамических конденсаторов. Сущность изобретения: паста содержит порошок сплава Pt - Pd, этилцеллюлозу, сосновое масло, скипидар, олеиновую кислоту, SnO₂,CuO₂ и Al₂O₃. Технический результат: повышение прочности сцепления покрытия (электрода) с керамикой и качества контактного узла путем улучшения сплошности и разнотолщинности электродов, наносимых контактным методом на торцы многослойных керамических конденсаторов. 2 табл.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к составам токопроводящих металлизационных паст, и может быть использовано в керамическом конденсаторостроении для металлизации контактным методом необожженной висмутсодержащий керамики, преимущественно торцов заготовок многослойных конденсаторов.

Известна паста для металлизации керамики, содержащая сплав пластины с палладием и органическое связующее [1] .

Данная паста позволяет повысить прочность покрытия с керамикой, но вместе с тем она не обеспечивает требуемого повышения прочности сцепления, гарантирующего высокое качество контактного узла (внешнего электрода) конденсаторов.

Также известен состав (паста) для металлизации необожженной висмутсодержащей конденсаторной керамики, содержащий порошок сплава платины с палладием, чернь платины, углекислый марганец, эпоксидно-резольный лак, дибутилфталат, этилцеллозольв, этилцеллюлозу и полиэтилсилоксан [2] .

Эта паста предназначена для металлизации керамики методом трафаретной печати и позволяет снизить стоимость при сохранении высоких свойств конденсаторов. В то же время эта паста не может быть применена для металлизации торцов заготовок конденсаторов контактным методом и не обеспечивает существенного повышения прочности сцепления покрытия с керамикой. Кроме того, паста содержит дорогостоящую чернь платины, что повышает стоимость изделий на ее основе.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является паста, содержащая порошок сплава платины с палладием, углекислый марганец, этилцеллюлозу, этилцеллозольв, уайт-спирит, сосновое масло и триэтаноламин [3] .

Указанная паста предназначена для металлизации необожженной висмутсодержащей керамики методом сеткографии (трафаретной печати) и позволяет снизить стоимость и улучшить эксплуатационные характеристики изделий на ее основе в результате повышения емкости, электрической прочности и уменьшения толщины металлизируемой керамической пленки.

Cущественным недостатком этой пасты является то, что она не обеспечивает дальнейшего более существенного повышения прочности сцепления покрытия (внешнего электрода) с керамикой. Кроме того, в результате особенностей компонентного состава органического связующего пасты не удается получить высококачественное металлизационное покрытие контактным методом, так как паста предназначена для металлизации керамики методом сеткографии (трафаретной печати), а следовательно, не может быть применен для металлизации наружных (торцовых) электродов необожженных заготовок многослойных конденсаторов и ограничивает достижение более высокого технического результата при формировании контактного узла многослойных конденсаторов.

Цель изобретения - повышение прочности сцепления наносимого покрытия с керамикой и качества контактного узла путем улучшения сплошности и разнотолщинности электродов, наносимых контактным методом на торцы заготовок многослойных конденсаторов.

Это достигается тем, что в предлагаемую пасту, содержащую порошок сплава платины с палладием, этилцеллюлозу и сосновое масло, указанный технический результат обеспечивается тем, дополнительно введены скипидар, олеиновую кислоту, двуокись олова, окись меди и окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. % : Порошок сплава Pt-Pd 52-65 Этилцеллюлоза 0,8-2 Сосновое масло 9,3-32 Скипидар 9-24 Олеиновая кислота 0,3-1,5 SnO₂ 0,1-1 Cu₂O 0,2-1,1 Al₂O₃ 0,3-1,4 В данном случае повышение прочности сцепления покрытия с керамикой и качества контактного узла путем улучшения сплошности и разнотолщинности электродов, наносимых контактным методом на торцы заготовок многослойных конденсаторов, достигается в результате того, что имеет место сочетание двух механизмов адгезии: флюсосвязанный, где соотношение компонентов SnO₂ и Al₂O₃ обеспечивает при температуре обжига (1220-1400^оС) образование некоторого количества жидкой фазы, которая залечивает поры металлизационного покрытия и повышает его адгезию к керамике, и реакционносвязанный, где реакционноспособный оксид меди (Cu₂О) при обжиге реагирует с частью Al₂O₃ и компонентами керамики, образу медную шпинель, что также способствует образованию прочной связи металлизационного покрытия с керамикой. При этом залечивание пор покрытия жидкой фазой и образование медной шпинели наряду с повышением прочности сцепления способствует повышению сплошности и снижению разнотолщинности электродов, что обеспечивает повышение качества контактного узла (торцовой металлизации) конденсаторов при сохранении их высоких электрических свойств.

Сопоставительный анализ заявляемой пасты с прототипом показывает, что она отличается от известной дополнительным содержанием скипидара, олеиновой кислоты, SnO₂, Cu₂O и Al₂O₃.

Предлагаемую токопроводящую пасту получают следующим образом.

Предварительно приготавливают раствор органического связующего, для чего этилцеллюлозу, сосновое масло и скипидар, взятые в требуемом соотношении, перемешивают при 70-80^оС до полного растворения этилцеллюлозы в смеси растворителей. После охлаждения полученного связующего в него вводят заданные количества порошка сплава Pt-Pd, SnO₂, Cu₂O, Al₂O₃ и олеиновой кислоты и осуществляют одновременное смешивание и диспергирование в течение 72 ч в фарфоровых барабанах с уралитовыми шарами при соотношении металл: шары, равном 1: 3 до образования однородной суспензии. Полученную таким образом пасту используют для металлизации контактным методом торцовых поверхностей необожженных заготовок многослойных керамических конденсаторов с последующим вжиганием электрода при 1220-1400^оС.

Конкретные примеры оптимальных составов предлагаемой пасты, иллюстрирующие изобретение, приведены в табл. 1.

Свойства изделий и электродов на основе предлагаемой пасты, определяющие получаемый технический результат, подтвеpждаются результатами экспериментальной проверки, данные о которых приведены в табл. 2.

Как следует из табл. 2, предлагаемая паста позволяет получать высококачественные металлизационные покрытия контактным методом с разбросом обожженного электрода (покрытия) по толщине не более 3 мкм против 7 мкм и сплошностью 95-100 против 93-95% у известной пасты. При этом прочность сцепления покрытия с керамикой в 1,2-1,5 раза выше, а электропараметры изделий находятся в сравнимых пределах с изделиями на основе известной пасты, что свидетельствует о высоком качестве и работоспособности контактного узла (торцового покрытия) конденсаторов.

Оптимальность состава пасты подтверждается тем, что при введении в состав пасты SnO₂ менее минимального количества 0,1 мас. % (выход за состав 3), СuO₂ менее минимального количества 0,2 мас. % и Al₂O₃ менее минимального количества 0,3 мас. , % (выход за состав 3) отмечается снижение прочности сцепления электрода с керамикой. При введении указанных компонентов более максимального количества (выход за состав 1) существенного улучшения прочности сцепления не отмечается.

При введении в состав скипидара менее минимального количества 9 мас. % (выход за состав 1) и олеиновой кислоты более максимального количества 1,5 мас. (выход за состав 1) существенного улучшения качества покрытия и свойств пасты не отмечается, а при введении скипидара более максимального количества 24 мас. % и олеиновой кислоты менее минимального количества 0,3 мас. % (выход за состав 3) снижается адгезия необожженного металлизированного покрытия к керамике из-за большой доли неполярных растворителей, что отрицательно влияет на качество покрытия и прочность сцепления электрода с торцом конденсатора.

Экспериментально установлено, что наибольший технический результат достигается при заявляемом соотношении компонентов пасты.

Практическое применение пасты в производстве конденсаторов монолитного типа обеспечивает качественное нанесение электропроводных слоев на торцы необожженных заготовок контактным методом с высокой прочностью сцепления электрода с керамикой и качеством контактного узла многослойных конденсаторов.

В настоящее время разработан состав пасты и техпроцесс ее получения, а также изготовлены в условиях опытного производства изделия на основе предлагаемой пасты. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 376490, кл. С 04 В 41/51, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР N 1014820, кл. С 04 В 41/51, 1983.

3. Авторское свидетельство СССР N 1485315, кл. Н 01 В 1/02, 1987.

Формула изобретения

ТОКОПРОВОДЯЩАЯ ПАСТА ДЛЯ МЕТАЛЛИЗАЦИИ НЕОБОЖЕННОЙ ВИСМУТСОДЕРЖАЩЕЙ КЕРАМИКИ, содержащая порошок сплава платины с палладием, этилцеллюлозу и сосновое масло, отличающаяся тем, что, она дополнительно содержит скипидар, олеиновую кислоту, двуокись олова, окись меди и окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. % : Порошок сплава платины с палладием 52,0 - 65,0 Этилцеллюлоза 0,8 - 2,0 Сосновое масло 9,3 - 32,0 Скипидар 9,0 - 24,0 Олеиновая кислота 0,3 - 1,5 Двуокись олова 0,1 - 1,0 Окись меди 0,2 - 1,1
Окись алюминия 0,3 - 1,4

РИСУНКИ

Рисунок 1