專利名稱：一種片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電銅漿料及其制備方法，具體地說是一種片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料及其制備方法。本發(fā)明的銅漿料經(jīng)絲網(wǎng)印刷于陶瓷電容器基片后，可得到容量大、損耗小、可焊性好和拉力強度高的片式陶瓷電容器，屬于電子材料及表面工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
陶瓷電容器以陶瓷作為電介質(zhì)，再在陶瓷基片(大多為圓形片狀)兩面形成銀層作為電極。形成電極的方法一般有電鍍(或化學(xué)鍍)和絲網(wǎng)印刷兩大類，前者因工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、對環(huán)境有污染等問題而較少采用。目前常用的絲網(wǎng)印刷方法，是將銀漿料刷涂到陶瓷基片表面，然后燒制成銀膜作為電極，導(dǎo)電銀漿料中銀的含量一般超過50%。銀系電子漿料在電子元器件的電極、防電磁干擾的屏蔽涂層等方面都有了廣泛的應(yīng)用，但是近年來貴金屬銀的價格成倍上漲，致使陶瓷電容器的生產(chǎn)成本大大增加，不僅明顯增加了銀漿料制造廠商的生產(chǎn)成本，也嚴(yán)重制約了電子元器件行業(yè)的發(fā)展。而且，銀離子在濕熱條件下會產(chǎn)生電遷移現(xiàn)象，從而導(dǎo)致涂層電阻升高。為了降低陶瓷電子元器件的生產(chǎn)成本，以低成本、高導(dǎo)電的銅取代銀制作導(dǎo)電漿料的研究得到了高度的重視。銅具有優(yōu)良的附著力、可焊性、高頻特性等，也不會發(fā)生類似銀離子遷移的問題。但是，銅的化學(xué)性質(zhì)較活潑，其抗氧化性較差，在電介質(zhì)陶瓷燒結(jié)時容易發(fā)生氧化反應(yīng)，形成的&120和CuO是絕緣體，使其導(dǎo)電性迅速下降，甚至變?yōu)椴粚?dǎo)電。目前，研究者從漿料組成、制備工藝等方面著手，致力于解決銅漿料電性能下降的問題，并取得了一定的進展。發(fā)明專利ZL02134633. X公開了一種導(dǎo)電漿料，由75 80%的銀或銅粉、11-19%的乙基纖維素松油醇或松節(jié)油溶液、廣5%的玻璃粉和廣5%的有機硅化合物構(gòu)成，該導(dǎo)電漿料可防止因熔融金屬濺射而導(dǎo)致電子電路的短路，可用于片式多層電子元器件。公開號為CN101354961A的發(fā)明專利申請公開了一種陶瓷電容器用導(dǎo)電銅漿制備方法，銅漿料由松油醇等溶劑、乙基纖維素、酚醛樹脂、硼硅玻璃粉、超細(xì)銅粉等構(gòu)成，呈亮紅色。絲網(wǎng)印刷于陶瓷基片，在N2氣保護爐中經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制成的陶瓷電容器，其容量、損耗等電性能可以滿足陶瓷電容器的技術(shù)要求。公開號為CN1545111A的發(fā)明專利申請公開了一種用于片式電容器端電極的導(dǎo)電漿料，以銀或銅粉、硼硅酸鋅玻璃粉、有機粘合劑(甲基丙稀酸酶樹脂或丙稀酸樹脂)和溶劑作為主要成份，該漿料顯著改善了固體顆粒的堆積狀況，燒結(jié)后的導(dǎo)體具有良好的致密性，大大減少導(dǎo)體表面的微孔，具有良好的抗電鍍?nèi)芤呵治g能力。文獻(xiàn)(電子工藝技術(shù)，2006,4(27) :209)闡述了片式多層陶瓷電容器(BME-MLCC)端電極用銅漿料是由有機載體(1(Γ40%)、玻璃料(3 12%)、銅粉(5(Γ75%)組成，經(jīng)封端、烘干、燒端形成的端電極具有附著力高、損耗低等特點，完全能滿足BME-MLCC生產(chǎn)線的使用要求。
上述發(fā)明專利和文獻(xiàn)絕大部分都是用于多層陶瓷電容器端電極，其作用和要求不同于單一的片式陶瓷電容器表層電極用銅漿料。個別發(fā)明專利申請則未見控制銅粉氧化的措施，不可避免地存在容量較小、損耗較大的問題，性能遠(yuǎn)不如表層銀電極。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處，本發(fā)明旨在提供一種片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料及其制備方法。本發(fā)明導(dǎo)電銅漿料的組成除金屬銅粉外，還使用了微量鎢或鑰粉；采用適于銅漿料制備的玻璃粉末；在有機粘結(jié)劑中添加硅烷偶聯(lián)劑和表面活性劑加以改性，經(jīng)反復(fù)研磨、軋制就制成了片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料，具有良好的流動性。經(jīng)過絲網(wǎng)印刷、N2氣保護燒結(jié)后得到的成品片式陶瓷電容器的電性能、可焊接性和拉力強度等完全符合陶瓷電容器的技術(shù)要求。
本發(fā)明片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料，其特征在于其原料按質(zhì)量百分比構(gòu)成為金屬粉末65 72%，玻璃粉4 7%，有機粘結(jié)劑24 30% ；所述金屬粉末按質(zhì)量百分比由Cu 98.8、9.6%和余量的W構(gòu)成或者由Cu99. 2 99. 6%和余量的Mo構(gòu)成；所述玻璃粉按質(zhì)量百分比由以下原料構(gòu)成Ca0:5 10%，ZnO 5^15%, Bi2O3 40 60%，BaO Γ8%, SiO2 :5 10%，B2O3 :5 15%，Al2O3 2. 5 5% ；所述有機粘結(jié)劑按質(zhì)量百分比由以下原料構(gòu)成溶劑86、3%，乙基纖維素6 12%，硅烷偶聯(lián)劑O. 5 I. 0%，表面活性劑O. 5 I. 0%。
所述金屬粉末的尺寸為O. 5 3 μ m。所述溶劑選自松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯中的一種或幾種，若為幾種時比例任意。所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH-570、KH-560或KH-550。所述表面活性劑選自卵磷脂、三乙醇胺或山梨糖醇酐三油酸酯。本發(fā)明片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料的制備方法，其特征在于按以下步驟操作a、按配比量將玻璃粉各原料混合均勻，然后于1300-1500°C熔化得到玻璃液，將所述玻璃液水淬后得到玻璃珠，將所述玻璃珠研磨得到粒徑2 3 μ m的玻璃粉；b、將乙基纖維素加入溶劑中，攪拌溶解，然后加入硅烷偶聯(lián)劑和表面活性劑，攪拌至完全溶解后得到有機粘結(jié)劑；C、將玻璃粉和金屬粉末混合均勻后加入所述有機粘結(jié)劑中，攪拌均勻后軋制即得導(dǎo)電銅漿料。 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在I、金屬粉末中除銅粉以外，還添加少量的W或Mo，能提高導(dǎo)電銅漿料的燒成溫度和抗氧化性能，有效地改善陶瓷基片和表層銅電極的性能。2、適量的偶聯(lián)劑既可以改善有機粘結(jié)劑對陶瓷基片的潤濕性能，又能夠提高銅漿料涂層與陶瓷基片的粘合強度。3、表面活性劑能降低有機粘結(jié)劑與金屬粉末顆粒之間的表面張力，能使金屬粉末充分被浸潤，并具有良好的均勻分散性，可提高導(dǎo)電銅漿料的懸浮力和流動性，抑制金屬顆粒的團聚、結(jié)塊和分層等。
4、導(dǎo)電銅漿料絲網(wǎng)印刷于陶瓷基片表面、在N2氣保護下燒結(jié)，得到的成品片式陶瓷電容器的電性能、可焊接性和拉力強度等完全符合陶瓷電容器的技術(shù)要求，可取代相應(yīng)陶瓷基片上的導(dǎo)電銀漿料。
四

圖I是本發(fā)明導(dǎo)電銅漿料燒結(jié)后的X射線衍射圖，圖中沒有出現(xiàn)Cu氧化物的衍射峰，說明在N2氣保護下燒結(jié)過程中銅顆粒未被氧化成為Cu2O或CuO，故不會對陶瓷電容器的電性能產(chǎn)生不利的影響。圖2是本發(fā)明導(dǎo)電銅漿料燒結(jié)后的掃描電子顯微圖像，可見瓷片表面分布有連成 一片、不規(guī)則形狀的銅顆粒。
五具體實施例方式實施例I :I、玻璃粉按質(zhì)量百分比稱取 CaO :10%，ZnO :15%，Bi2O3 :44%，BaO :8%，SiO2 :10%，B2O3 10%, Al2O3 :3%，混合均勻，然后置于高溫爐中在130(Tl50(TC熔化并攪拌均勻得到玻璃液，將玻璃液快速水淬，得到玻璃珠，長時間(大于24小時)研磨得到粒徑為2 3μπι的玻璃粉，待用。2、金屬粉末將粒徑O. 5-3 μ m，9. 9份的Cu粉與O. I份的W粉均勻混合，待用。3、有機粘結(jié)劑將O. 7份的乙基纖維素加入9. I份的松油醇中，攪拌溶解；再加入O. I份的硅烷偶聯(lián)劑KH-550和O. I份的卵磷脂，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙獾玫接袡C粘結(jié)劑，待用。4、導(dǎo)電銅漿料稱取6. 9份的金屬粉末，O. 5份的玻璃粉，依次加入2. 6份的有機粘結(jié)劑中，充分混合，并攪拌使之均勻，再反復(fù)軋制即得導(dǎo)電銅漿料。本發(fā)明導(dǎo)電銅漿料粒度為1(Γ 5 μ m,為均勻膏狀,色澤一致,呈亮紅色,流動性良好。將本發(fā)明導(dǎo)電銅漿料絲網(wǎng)印刷于陶瓷基片表面、在N2氣保護下燒結(jié)，得到的Y5V-6040片式陶瓷電容器的部分電性能見表I。實施例2 I、玻璃粉按質(zhì)量百分比稱取 CaO :10%，ZnO :10%，Bi2O3 :48%，BaO :7%，SiO2 :10%，B2O3 :10%，Al2O3 :5%，混合均勻，然后置于高溫爐中在130(Tl50(TC熔化，并攪拌均勻得到玻璃液，將玻璃液快速水淬，得到玻璃珠，長時間(大于24小時)研磨得到粒徑為2 3 μ m的玻璃粉，待用。2、金屬粉末將粒徑O. 5-3 μ m, 9. 95份的Cu粉與O. 05份的Mo粉均勻混合，待用。3、有機粘結(jié)劑將O. 7份的乙基纖維素加入9. 2份的松油醇中，攪拌溶解；再加入O. 05份的硅烷偶聯(lián)劑KH-550和O. 05份的卵磷脂，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙獾玫接袡C粘結(jié)劑，待用。4、導(dǎo)電銅漿料稱取7. O份的金屬粉末，O. 4份的玻璃粉，依次加入2. 6份的有機粘結(jié)劑中，充分混合，并攪拌使之均勻，再反復(fù)軋制即得導(dǎo)電銅漿料。本發(fā)明導(dǎo)電銅漿料粒度為1(Γ 5 μ m,為均勻膏狀,色澤一致,呈亮紅色,流動性良好。將本發(fā)明導(dǎo)電銅漿料絲網(wǎng)印刷于陶瓷基片表面、在N2氣保護下燒結(jié)，得到的Y5V-6040片式陶瓷電容器的部分電性能見表I。實施例3 I、玻璃粉按質(zhì)量百分比稱取 CaO :10%，ZnO :8%，Bi2O3 :49%，BaO :8%，SiO2 :10%，B2O3 :10%，Al2O3 :5%，混合均勻，然后置于高溫爐中在130(Tl50(TC熔化，并攪拌均勻得到玻璃液，將玻璃液快速水淬，得到玻璃珠，長時間(大于24小時)研磨得到粒徑為2 3 μ m的玻璃粉，待用。2、金屬粉末將粒徑O. 5 3 μ m，9. 9份的Cu粉與O. I份的W粉均勻混合，待用。3、有機粘結(jié)劑將O. 74份的乙基纖維素加入9. I份的松油醇中，攪拌溶解；再加 入O. 08份的硅烷偶聯(lián)劑KH-550和O. 08份的卵磷脂，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙獾玫接袡C粘結(jié)劑，待用。4、導(dǎo)電銅漿料稱取7. 2份的金屬粉末，O. 4份的玻璃粉，依次加入2. 4份的有機粘結(jié)劑中，充分混合，并攪拌使之均勻，再反復(fù)軋制即得導(dǎo)電銅漿料。本發(fā)明導(dǎo)電銅漿料粒度為1(Γ 5 μ m,為均勻膏狀,色澤一致,呈亮紅色,流動性良好。將本發(fā)明導(dǎo)電銅漿料絲網(wǎng)印刷于陶瓷基片表面、在N2氣保護下燒結(jié)，得到的Y5V-6040片式陶瓷電容器的部分電性能見表I。對比例I :取市售含65%Ag的片式陶瓷電容器用導(dǎo)電銀漿料，絲網(wǎng)印刷于陶瓷基片表面，在大氣中燒結(jié)，得到的Y5V-6040片式陶瓷電容器的部分電性能見表I。表I
性能實施例I 實施例2 實施例3 對比例I
~電容量 /nF 47354738TTiΓ54
損耗 /%050045040041
介電常數(shù) 13756. I 14012. 2 14356. I 14399. 6級差 /%97&28 999 549 4權(quán)利要求
1.一種片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料，其特征在于其原料按質(zhì)量百分比構(gòu)成為 金屬粉末65 72%，玻璃粉4 7%’有機粘結(jié)劑24 30% ； 所述金屬粉末按質(zhì)量百分比由Cu 98. 8^99. 6%和余量的W構(gòu)成或者由Cu 99. 2^99. 6%和余量的Mo構(gòu)成； 所述玻璃粉按質(zhì)量百分比由以下原料構(gòu)成=CaO :5 10%，ZnO :5 15%，Bi2O3 :40 60%，BaO Γ8%, SiO2 :5 10%，B2O3 :5 15%，Al2O3 2. 5 5% ； 所述有機粘結(jié)劑按質(zhì)量百分比由以下原料構(gòu)成溶劑86、3%，こ基纖維素6 12%，硅烷偶聯(lián)劑O. 5^1. 0%，表面活性劑O. 5 I. 0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料，其特征在于所述金屬粉末的尺寸為O. 5^3 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料，其特征在于所述溶劑選自松油醇、丁基卡必醇醋酸酷、鄰苯ニ甲酸ニ丁酯中的ー種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH-570、KH-560或KH-550。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料，其特征在于所述表面活性劑選自卵磷脂、三こ醇胺或山梨糖醇酐三油酸酷。
6.一種權(quán)利要求I所述的片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料的制備方法，其特征在于按以下步驟操作 a、按配比量將玻璃粉各原料混合均勻，然后于1300-1500°C熔化得到玻璃液，將所述玻璃液水淬后得到玻璃珠，將所述玻璃珠研磨得到粒徑2 3 μ m的玻璃粉； b、將こ基纖維素加入溶劑中，攪拌溶解，然后加入硅烷偶聯(lián)劑和表面活性剤，攪拌至完全溶解后得到有機粘結(jié)劑； C、將玻璃粉和金屬粉末混合均勻后加入所述有機粘結(jié)劑中，攪拌均勻后軋制即得導(dǎo)電銅漿料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種片式陶瓷電容器表層電極用導(dǎo)電銅漿料，其原料按質(zhì)量百分比構(gòu)成為金屬粉末65~72%，玻璃粉4~7%，有機粘結(jié)劑24~30%；所述金屬粉末由Cu和W或由Cu和Mo構(gòu)成；所述玻璃粉由CaO、ZnO、Bi2O3、BaO、SiO2、B2O3和Al2O3構(gòu)成；所述有機粘結(jié)劑由溶劑、乙基纖維素、硅烷偶聯(lián)劑和表面活性劑構(gòu)成。經(jīng)絲網(wǎng)印刷、在N2氣保護下燒結(jié)，得到的成品片式陶瓷電容器的性能完全符合陶瓷電容器的技術(shù)要求，可取代相應(yīng)片式陶瓷電容器表面的導(dǎo)電銀漿料。
文檔編號H01G4/008GK102664057SQ20121015215
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者周赟, 宣天鵬, 張萬利, 汪亮 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)