Паста для металлизации необожженной висмутсодержащей керамики

 

О П И С А Н И Е ()939428

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рес уб

J

/ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 27,05.80 (21) 2931627/29-33 с присоединением заявки Pk (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.82. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 30.06.82 (51)М. Кл.

С 04 В 41/14

1ооудорствкикык комитет

СССР (53) УДК 666.3. .056.5 (088.8) оо делом изобретении к открытий

К.И.Головина, Н.С.Аборинская, B С.Костомаров, В.Ю. Докторов и В. В. Самойлов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПАСТА ДЛЯ МЕТАЛЛИЗАЦИИ НЕОБОЖЖЕННОЙ

ВИСМУТСОДЕРЖАЦЕЙ КЕРАМИКИ

1о

Изобретение относится к составам металлизационных паст, используемых в радиоэлектронной технике для получения электродов на керамических . пластинах монолитных конденсаторов, спекающихся при 1100-1420 С и способных работать в среде чистого воздуха и при повышенных рабочих температурах.

Известна паста для металлизации керамики, содержащая порошок оплава платины с палладием и органическое связующее при следующем их соотношении, вес.3:

Порошок сплава Рс c Pd 45-52

Органическое связующее 48-55 причем Рс и Pd взяты в следующем отношении, вес.Ф: Рс 60-70 Pd 30-40.

Недостатком данной пасты является то, что выбранное в ней соотношение платины и палладия и соотношение суммы металлов и органических компонентов пасты не обеспечива. ет необходимой сплошности металлиза

2 ционного.слоя и его вакуумной плотности с керамикой в многослойном конденсаторном пакете по причине окисления палладия в сплаве. и значительного количества испаряющихся и сгораемых органических соединений в процессе обжига конденсаторного пакета, что приводит к ухудшению электрических свойств конденсатоpob и к неустойчивой их работе при повышенных температурах до +155 С о и в среде чистого водорода 11.

Наиболее близкой к предлагаемой

15 является паста для металлизвции необожженой висмут содержащей керамики (2), содержащая платину, палладий, лак эпоксидно-крезольный,дибутилфталат и этилцеллозольв при

2о следующем соотношении компонентов, вес.3:

Палладий 24,1

Платина 36,2

Лак ЭП-96 24,1

93942Û

45

Дибутилфталат 6,0

Этилцеллозольв 9,6

Известное техническое решение, обеспечивая удешевление пасты, не предотвращает окисления Pd u его

5 взаимодействие с В120, что не позволяет получать качественные электроды и вакуумплотные многослойные пакеты конденсаторов из висмутсодержащей керамики. Это связано с 10 тем, что Pd как в чистом виде, так и в сплавах, при определенных,условиях легко окисляется при 500-800 С и реагирует с В1 0, Известная паста характеризуется объемным соотношением Pt u Pd в электроде, равным 36,6 об.3 Pt и 63,4 об.i Pd.

При наличии в составе электрода бо лее 35 об.З PJ не представляется воз можным предотвратить его взаимодействие с В О в керамике, например в материале Т-1000, содержащем

12 вес.3 В1 1 Оа, т.е. во всех практических случаях применения известной пасты для формирования электродов монолитных конденсаторов на основе висмутсодержащей керамики имеет место активное взаимодействие палладия с трехокисью висмута, сопровождающееся образованием полупроводниковых соединений Рс О и В1 РЗО, увеличением объема электрода и изменением состава керамики, не восстанавливающих своих свойств до окончания температуры обжига висмутсодержащей керамики, т.е. до 1200 С. Последнее о

35 приводит к образованию вздутий в электроде, наличию полупроводниковых неиспекающихся соединений в электроде, окиси палладия и Въ Рс10, Установлено также образование зон повышенной проводимости керамики в местах взаимодействия палладия с трехокисью висмута, входящей в состав керамики. Все это приводит к изменению проводимости при повышенных температурах, По указанным причинам известная паста не позволяет получать качественные конденсаторы, способные работать при повышенных .

50 температурах, Кроме того, недостатком известной пасты также является неравномерное по толщине нанесения слоя металлизации при печати через шелкотрафарет и образование раковин и воз55 душных пузырей по плоскости металлизации, что ухудшает сплошность электрода, значительно замедляет скорость высыхания и делает ее не пригодной для применения в автоматических линиях.

Цель изобретения — обеспечение устойчивой работы конденсаторов при повышенных температурах в среде .чистого водорода при сохранении электрических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что паста для металлизации необожженной висмутсодержащей керамики, включающая платину,палладий, лак эпоксидно-крезользный, дибутилфталат и этилцеллозольв, дополнительно содержит полиэтилсилоксан, при следующем соотношении компонентов, вес.3:

Платина 52,7-59,4

Палладий 9,3-12,96

Лак эпоксидно-крезольный 15-25

Дибутилфталат .5-10

Этилцеллозольв 2;7=7,9

Полиэтилсилоксан О, 1-0>3

Повышение качества конденсатор" ного электрода при этом сопровождается повышением сопротивления изоляции конденсаторов и устойчивостью их работы при повышенных температурах до +155оС и в среде чистого водорода.

Применение раствора эпоксиднокрезольного лака в этилцеллозольве обеспечивает отсутствие расслоения пасты и придает ей хорошие экструзионные свойства, что позволяет получать равномерный сплошной электрод при металлизации методом сеткографии. Это становится возможным благодаря тому, что компоненты эпоксидно-крезольного лака ЭП-96 являются хорошими диспергаторами для платины и палладия и способствуют тому, что отсутствует разделение пасты на твердые и жидкие фазы, Вязкотекучее состояние эпоксидно-крезольной смолы ЭК-40, являющейся основой лака, придает пасте хорошие экструзионные свойства, что при металлизации через сеткотрафарет обеспечивает получение электрода толщиной 4-6 мкм при высокой его сплошности, В предлагаемом составе оптимальное поверхностное натяжение находится в пределах 40-55 Дж/м и достигается за счет введения 0,1-0,3 eec.i полиэтиленлоксана ПЭС-5 . Повышение концентрации ПЭС-5 выше 0,3 вес.б снижает поверхностное натяжение до

Т а б л и ц а 1

Состав вес.

° °

Компоненты

59,04

55,7

52,7

Порошок платины

12,96

9,3

Порошок палладия

Эпоксидно-крезольный лак

20

7 5

Дибутилфталат

0 1

0,2

0,3

Полиэтилсилоксан

7,9

5 3

2,7

Этилцеллозольв

5 9394

30 Дж/м, что ухудшает технологические свойства пасты и не обеспечивает четкости контура рисунка. Дальнейшее увеличение ПЭС-5 вызывает желатинизацию пасты, делая ее не при- 5 годной для печати через сеткотрафарет.

Количество Pd-ой черни ограничено пределами 9,3-12,96 вес.i, что составляет по объему электрода не 10 более 323. В данном случае за счет низкой концентрации Pd в электроде и практически полного экранирования зерен Pd частицами Pt степень взаимодействия Pd с В1пО керамики 15 при обжиге незначительна. За счет этого обеспечивается высокое качест. во электрода, отсутствие в нем де.фектов в виде несплошностей, отсутствие окисленных полупроводниковых соединений палладия и висмута, а также отсутствие пузырей, что обеспечивает вакуумную плотность электрода с керамикой, сохранение состава керамики и электрода. 25

Для получения металлизационной пасты используют механическую смесь порошков Pt u Pd или их смесь, полученную известными химическими способами, с размером частиц менее ." мкм. 3о

Для приготовления состава пасты исходные компоненты, взятые в заданном соотношении, перемешивают в фарфоровых мельницах с уралитовыми шарами при соотношении материал - шары, равным 1:2 по весу. Йеремешивание компонентов пасты производят в течение 24-48 ч до получения однородной смеси. Полученную таким образом пасту используют для металлизации необожженных пластин керамических монолитных конденсаторов. Дальнейшее формирование конденсаторных электродов осуществляют при совместном спекании керамики и электродов при температуре до 1450ОС.

Для металлизации необожженной керамики готовят следующие составы паст (табл.1) .

В табл.2 представлены данные по количеству кислорода в составе электродов конденсаторов на основе материала Т-1000.

Свойства предлагаемой и известной паст представлены в табл.3.

Свойства конденсаторов, полученных металлиэацией висмутсодеРжащей керамики пастами известного и пред" лагаемого составов представлены в табл,4.

Таким образом, использование предлагаемого состава в производстве монолитных конденсаторов обеспечивает качественное нанесение электропроводных слоев толщиной 4"6 мкм методом печати через сеткотрафарет, которые допускают температуру обжига заготовок конденсаторов до 1450 С.

Полученные электроды совместимы с керамикой, содержащей оксиды висмута.

Конденсаторы, снабженные электродами, полученными в результате применения предлагаемого металлизацмонного состава, имеют высокую водородоустойчивость и способны работать при температурах до 155ОС без ухудшения х электрических свойств.

939428

Таблица"

Температура обжига, С

Содержание О в электроде, вес. 3

Известный состав 2) Предлагаемый состав

1100

0,5

0,2

2,5

1150

Отсутствует

1,3

1200 в» «

Таблица3

Свойства электрода

Свойства пасты

Состав

Четкость плошность, электрода

Вязкость, с

Предлагаемый 1 40

4-5

100

2 48

3 55

13 . 4-6

10 4-6

60

То же

4 ПасУдовлетвори- 80-90 тельная

5 Паста с суммой металла

6-8

60-70

95-100

То же

6 Паста без ПЭС-5 85-95 45-80 11- 15 4- 12

60-80

То we

Известная (2) 40-75

4-6

25-35 28

Плохая

Тд С суммой металла

603

Поверхностное натяжение, Дж/м

Время сушки, с

Толщина электрода, мкм

Хорошая

То же

90-100

90-100

93942 10

Таблица4

Свойства конденсатора

Епр.. кв/мм

Вил при = 155ОС

Тангенс угла диэлектрических потерь, суй. 10 4 дСх после испы-, таний

1000 ч, иом/

Состав в среде водорода, 4

1. 104

1-2

8 10

1-3

1,7

1-2

6 10

1, 103

1-3

150 1 -10

1-3

8.10

1 -10

120-150

1-3

1,5 10 280

8-20

0 95

52 7 59

9,3-12,96 формула изобретения

15-25

5" 10

2,7-7,9

0,1-0,3

ВНИИПИ Заказ 4583/34 Тираж 641 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Паста для металлизации необожженной висмутсодержащей керамики, включающая платину, палладий, лак эпоксидно-крезольный, дибутилфталат и этилцеллозольв, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью обеспечения устойчивой работы конденсаторов при повышенных температурах в среде чистого водорода при сохранении электрических свойств, она дополнительно ,содержит полиэтилсилоксан при сле4 дующем соотношении компонентов, вес,4:

Платина

Палладий

Лак эпоксиднокрезольный

Дибутилфталат

Зтилцеллозольв

Полиэтилсилоксан

Источники информации, принятое во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 376490, кл. С 23 C 17/00, 1971 °

2. Авторское свидетельство СССР

307645, кл. С 01 G 55/00, 1966 (прототип) .