Способ металлизации заготовок керамических конденсаторов

 

iii872517

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕИЬСТВУ

Союз Советсннк

Соцналнстнчеснна

Республнн (61) Дополнительное к авт. санд-ву— (22) Заявлено14.09. 79 (2I ) 2817233/29-33 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.10 ° 81 ° Бюллетень Р6 38

Лата опубликования описания 1 5 . I Î .81 (51)M. Кл.

С 04 В 41/14

9кударстаеаай комитет

СССР аа делан кэаарвтений и атерыт«й (53) УДК666.3, .056.5(088.8) И.Г.Бертош, Л.С.Горкер, В.С.Костомаров,. В.П.НегрейтА.П.Овечкин и В.В.Самойлов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ЗАГОТОВОК

КЕРАМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ.l

Изобретение относится к нанесе нию металлических покрытий на керамические материалы и может быть использовано в радиоэлектронной технике при изготовлении керамических конденсаторов.

В керамическом и конденсаторном производствах известен ряд способов металлиэации керамики, заключающихся в различных методах предварительной подготовки керамической поверх" ности к металлизации и в разнообразных способах нанесения на нее металла.

Известные способы металлизацин обеспечивают хорошее сцепление нано-. симого металла с керамической подложкой. и широко используются в керамическом производстве.

В то же время известные способы в большинстве случаев предназначены для нанесения покрытий из благородных металлов, а также достаточно трудоемки в процессе производства.

1

Известен способ металлизации путем осаждения металла в ванне предварительной металлизации, нанесения слоя кремниевой кислоты и нагревания. Указанный способ обеспечивает получение качественного металлического покрытия с прочным его сцеплен нием с керамической подложкой (I3.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ та -металлизации заготовок керамических конденсаторов путем шероховання поверхности, предварительного нанесения металлизационной пасты, вжигання .последней, никелирования с последующим лужением. По этому способу первый слой металлиэации, обеспечивавший достаточное сцепление с керамикой и хорошую электропроводность, формируют путем вжигания паст на ос2О нове диспергированных в органическом связутоптем порошков, благородных металлов (серебра, палладия, платины, их сплавов), молибдена с марганСпособ шерохования

МеханнРазмер заготовки мм MM ческая прочност на разрушение, кг

Тангенс угла диэлектрических потерь, с,:d

Сопротив Электро— ление прочность, изоляции кВ

МОм а

Химическое травление в Н РО, Механический (зачистка шкуркой шлифовальной) 10Х10

0,95

10М 1О

0,9

1 цем или никеля. Последующее никелирование для улучшения смачивания метаплиэационного слоя припоями произ водят лищь для."молибден-марганцевой металлизации. Пайку (оловянирование) покрытий на основе серебра и никеля осуществляют без второго слоя металлиэацнн. Способ металлизации вжига-; нием паст, содержащих порошки благородных металлов, например серебро, широко применяется в существующем производстве. Он прост, технологичен 121 .

Однако данный способ экономически дорог и приводит к большому расходу дорогого и дефицитного серебра, так как для обеспечения комплекса необхо- димых электрических параметров кон" денсаторов (емкость, тангенс, угол потерь и т.д.) толщина металлиэационного слоя должна быть не менее

5 мкм, а выпуск конденсаторов достигает сотен миллионов штук в год. Металлиэация же конденсаторной кера" мики на основе титанатов щелочнозе) мельных металлов (ВаТ I Î, СаТ10Э, S r T i 0, Hg T I 0 > и т. и. ) вжиганием паст, содержащих порошки неблагород" ных металлов (молибден-марганец, никель, железо и др.) невозможна.

Причина заключается в восстановлении керамики при обжиге ее в защитных или восстановительных средах, необходимых для предотвращения окисления покрытий из неблагородных металлов.

Следствием восстановления является потеря керамикой электроизоляционных свойств.

Цель изобретения — повышение прочности сцепления металла,с керамикой и улучшение электрических характерис" тик конденсаторов.

517 . 4

Указанная цель достигается тем, что согласно способу металлизационных

1 заготовок керамических конденсаторов, I включающему шерохование поверхности, I никелирование с последующим лужением, шерохование осуществляют путем нанесения на поверхность заготовок кера,мических частиц с размером 150 мкм или их суспенэии с последующей тер 0 мообработкой заготовки при 13001400 С, а перед лужением наносят гальваническим осаждением олово-висмутовое покрытие, Ф

При термическом шероховании, сущность которого заключается в припекании частиц керамики размером до

150 мкм того же состава, что и снова, покрытие не образуется. Процесс

20 припекания совмещается с процессом спекания сырой керамики и в зависимости от ее состава проводится прн

1300-1400 С т.е. фактически для осуществления термического шерохования

25 не требуется специальных защитных атмосфер н специальных температурных режимов. Совмещение операции термического шерохования с процессом обжига (спекания) керамических заготовок существенно удешевляет техноло30 гический процесс и .делает его непрерывным. Кроме того, термическое шерохование имеет преимущества перед другим способом шерохования, заключающиеся в сохранении механической прочности и электрических свойств тонких (до 200 мкм) и хрупких пластин на основе окисной керамики, содержащей BaTIOg, Влияние способов шерохования на

40 свойства керамических заготовок показано в табл. 1.

Таблица I Электрические свойства

68 ° 10 3,3.10 0 27

„ф. и

3,3 10 2,,1 10 0,6

Я? 251 7

Продолжение табл. 1

Механическая

Размер заготовЭлектрические свойства

Способ шерохования

Сопротивление

Тангенс

Электропрочность, кВ ки мм .мм прочность на разрушение, кг угла диэлектрических изоляции, МОм потерь, tg

Термическое шерохование (предлагаемый способ) 1510 2210 20. а.

10ЧО

Контрольный образец

l,5- lO 2,3.10 1,9

l 03l l O 2, 1

М.

tg согласно ГОСТ 5621 77 не должен превышать величины

3, 5 10 э(%

Покрытие на контрольном образце получено без шерохования вжиганием серебоосопеюкашей пасты;.

Как видно нз табл. 1,. известные способы шерохования усложняют техпроцесс и ухудшают свойства тонких и хрупких керамических пластин на основе BaTiO> .или практически неприемлемы.

В предлагаемом способе нанесения первого слоя металлиэации осуществляется химическим никелированием, обеспечивающим достаточное сцепление керамики с металлизационным сло ем за счет предварительного термического шерохования поверхности керамических пластин и достаточную злектропроводность металлической обкладки. Диэлектрические потери в конденсаторе с одним только слоем металлиэации не превышают нормативные (по ГОСТ 5621-77) при толщине обклад. ки 0,7-2 мкм.

Нанесение первого металлизационно" го слоя химическим никелированием, позволяет полностью исключить иэ

::.процесса драгметаллы, не требует операции обжига в защитных средах и использования в производстве конденсаторов керамики, стойкой в восстановительных средах при температурах обжига.

Второй слой металлиэации на осно"

Ф ве электрохимического сплава олововисмут, наносимый гальваническим спо собом, позволяет применить ддя процес-, са пайки конденсаторов высоко производительное автоматическое оборудование. Второй слой при толщине 3-4 мкм повышает механическую прочность тонких и хрупких керамических заготовок, уменьшает вредное воздействие термоудара при скоростной пайке методом окунания, эаключаяцимся в погружении зафлюсованной детали в расплавленный оловянно-свинцовый припой, позволяет испольэовать в качестве флюсу, ницих составов дешевые и доступные вещества, так как пайка по олову И

ceo сплавам осуществляется беэ эа"

35 труднений. (1

Предложенный способ металлизации керамических конденсаторов осуществляют следующим o6pasoM.

40 По обычной керамической технологии путем прокатки (литья ) получают групповые заготовки-пластины из конденсаторной керамики толщиной

0,2-0,5 мм. На полученные пластины

eS наносят слой предварительно: полученных измельченных керамических частиц размером до 150 мкм пересыпанием пластин при их укладке на обжиг, либо нанесением в вида суспен5а эин. В процессе обжига заготовокпластин при 1300-1400 С между прослойками измельченных керамических частиц последние припекаютсй к поверхнос ти, образуя развитой рельеф (ше роховатость) . После термического ше-. рохования осуществляют химическое осажденне никеля толщиной 1-2 мкм.

Полученное тонкое никелевое покрытие . упрочняют гальваническим нанесением

872517

Таблица 2

Показатели свойств

Производственный способ металлиу Д

lO -l0 500 34000 40-60 +85 -40-+85 зации вжиганием сере борсодержащей пасты, 1-2

Способ с предварительным травлением поверхности и металлизацией никелем и

l0. -l0 300-500

40-55

34000

Предлагаемый спо- 9 5 соб металлизации 0,5-1,2 10 -10 700 39000 60-80

+85 -40-+85 формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 8941/39 Тираж 663 Подписное.

Филиал ППП Патент r, Ужгород, ул Проектная, 4

ПП П . Патент 3ек. 3 Ь О Ю олово-висмутового подслая. После . этого групповые заготовки-пластины разделяют на элементы заданной емкости и подвергак Ф лужению мягким свинцово-оловянным припоем с одновременной припайкой выводов °

Таким образом,.предлагаемый способ обеспечивает надежное сцепление токопроводящих обкладок с керамикой, 3s низкие диэлектрические потери и повышенную электрическую прочность, а . также исключает применение серебра в производстве конденсаторов К10-7В.

В сравнении с известйыми способа" 4О ми предлагаемый способ отличается большей простотой, производительностью и не требует восстановительного обжига в случае металлизации не" благородными металлами. 45

Способ металлизации заготовок керамических конденсаторов, включающий шерохование поверхности, никелироваЭффективность предлагаемого способа подтверждаетоя результатами испытаний, представленными в табл. 2, в сравнении с характеристиками конденсаторов К10-78, изготовленных с использованием различных способов подготовки металлизируемой поверхности, ние с последующим лужением, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления металла с керамикой и улучшения электрических характеристик конденсаторов, шерохование осуществляют путем нанесения на поверхность заготовок керамических частиц с размером 150 мкм или их суспензии с последующей термообработкой заготовки при

1300-1400 С, а перед лужением наноо сят гальваническим осаждением олововисмутовов покрытие.

Источники информации, принятыв во внимание при экспертизе !. Патент ФРГ 9 2453227, кл. С 04 В 41/14, опублик. 1976.

2, Справочник по пайке. Под ред.

Лоцманова С.Н. М., "Машиностроение", 1975 с. 210-239