用於形成電極的銀塗料的製作方法
2023-05-01 20:07:21
專利名稱：用於形成電極的銀塗料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於形成具有低溫燒制多層陶瓷電容的電極的銀塗料。
背景技術：
多層陶瓷電容(MLC)裝置在電子行業是公知的。MLC裝置通常是由絕緣坯片和通常含有金屬銀和鈀的導電塗料製備而得。特別地，導電銀-鈀塗料在坯片上按照需要的圖案進行絲網印刷。印刷坯片層疊在一起形成一種順序(registry)然後在壓力作用下層壓形成一個單片結構。該單片結構然後進行燒制(通常在大約1250℃)形成MLC裝置。
近幾年，陶瓷絕緣材料經過改進已經能夠在大約880℃和925℃範圍內燒制。由於較低的燒制溫度，嘗試降低用於形成電極的傳導塗料中的鈀組分。鈀的價格要遠遠高於銀，所以減少它的使用能夠縮減大量成本。不幸地，試圖以含有100％銀配方製造傳導塗料只有很少的成效。主要問題是低粘性，銀移動，銀擴散，和/或衰減的電子性能。
發明內容
本發明提供一種新型和增強的傳導銀塗料用於形成低溫燒制MLC裝置。本發明塗料顯示了優異的粘性和電子性能。在優選實施方式中，該塗料包括銀粉，載體和抑制劑。銀粉包括具有小於或等於大約1μm最大粒子尺寸的粒子。抑制劑優選包括鈦酸鋇基質的含有小於或等於大約0.9μm最大粒子尺寸粒子的陶瓷組分。本發明還提供一種新型的低溫燒制陶瓷電容及其形成方法。
本發明前述和其他特徵將在下文中更詳細地描述，尤其在權利要求書中指出，以下描述將詳細闡明本發明的具體實施方式
，這些是可顯示的，但是，也可以按照本發明原則使用不同的方法。
具體實施例方式
本發明傳導塗料包括銀粉、載體和抑制劑。本發明塗料不含有鈀、金或除了銀之外的任何金屬。優選地，該塗料還包括穩定劑和/或抗氧化劑。也可以包括其他輔助劑例如分散劑和觸變膠。
本發明塗料中使用的銀粉可以從各種可得到的資源中獲得。例如，適合的銀粉可以是美國羅得島州(Rhode Island)Engineered PowdersDivision of Technic Inc.of Woonsocket公司的商品名稱SILSPHERETM514銀粉。這種銀粉的粒子平均直徑在0.4～1.0μm以及純度超過99.5％(重量)。銀粉也可以由其他商業渠道獲得，但是具有小於或等於大約1μm平均粒子尺寸銀粉的使用是該塗料的一個關鍵因素。
本發明中使用的抑制劑優選含有陶瓷金屬氧化物。優選地，這樣的抑制劑含有鈦酸鋇基質的材料。更特別地，該抑制劑優選具有與用於形成坯片的絕緣粉相同或近似的組成。
抑制劑用於幫助促進在絕緣層和後來燒制的電極層之間一致的膨脹率。抑制劑優選具有小於或等於大約0.9μm的最大粒子尺寸。如前面提到的，抑制劑的適合來源可以是用於形成絕緣帶的絕緣粉。最好需要進行粉末的粉碎，這樣可以為抑制劑提供合適的粒子尺寸。
用於形成坯片也可以用作本發明塗料組成中抑制劑的適合絕緣粉的示例，是一種低溫絕緣粉，其主要含有美國俄亥俄州Ferro Corporation ofCleveland公司出售的商品名稱ULFX7R的鈦酸鋇和氧化釹混合物。這種絕緣粉可以在880℃和925℃溫度範圍燒制。這種絕緣粉具有大約0.84μm粒子尺寸(d50)。抑制劑還可以在銀粉上以塗層的形式應用。附著於銀粉的ZrO2可以從美國新澤西州Degussa Corporation of SouthPlainfield公司購買。
本發明塗料中使用的載體優選含有樹脂和溶劑的混合物。優選的樹脂/溶劑混合物包括在甲苯/乙醇的80/20(重量百分比)混合物中的10溶液百分重量的乙基纖維素。其他用於形成載體的適合溶劑包括，例如，乙基己醇和/或Exxon Chemical Company公司出售商標為Exxsol D70的脫芳構化脂肪族。
塗料優選包括穩定劑/抗氧化劑，例如，Ciba-Geigy’s IrganoxMD-1024。當然，可以使用通用穩定劑/抗氧化劑中的任何一種或其組合。穩定劑/抗氧化劑用於保證塗料的保質期延緩系統損壞時間。塗料還可以包括其他通用輔助劑例如觸變膠和分散劑。輔助劑的這些種類是在電子塗料中通常使用的並且是本領域公知的。
本發明塗料通過一起混合不同的組分而製備，例如，使用三輥粉碎機。粉碎後，塗料組成進行過濾來去除大顆粒和結塊。優選地，過濾器具有的最大開孔為大約1μm。為了確保塗料不含有超過1μm的銀粒子，過濾是關鍵的步驟。
低溫燒制的MLC裝置可以使用本發明塗料組成來製備。這種電容器的形成是通過提供多層絕緣坯片然後在坯片層上沉降塗料而得到。塗料可以使用任何一種通用技術進行沉降，例如絲網印刷。一旦這些坯片以塗料塗覆，這些坯片疊形成重合併壓制形成一個單片。然後單片在860℃～940℃溫度範圍內燒制來形成電容器。申請人因此結合參考美國專利No.5,296,426(尤其是第7列第26行(col.7，line26)到第8列第3行(col.7，line3))和No.4,379,319(尤其是圖2)，利用它們關於MLC裝置的技術教導。
以下實施例僅是用來說明本發明，並不應該解釋為對權利要求的限制。
實施例1、塗料組合物A、B、C和D的製備是通過使用三輥粉碎機混合表1中列舉的重量份數的組分三小時然後在經過1μm過濾器過濾混合物而得到。
表1
*粉碎到最大粒子尺寸為0.5μm。
實施例2用於製備絕緣坯片的成型塗料是通過在250ml球磨機中混合表2中列舉的組分。
表2
*可以從Ferro Corporation公司獲得。
使用175克0.5」氧化鋯介質混合物150RMP粉碎大約2小時。加入43.4克B74001粘合溶液(大約36.5％PVB樹脂)到混合物中，然後混合6～8小時。然後該混合物經過5μm標準過濾器，使用通用片式成型機成型形成大約千分之六寸厚度的坯片。
實施例3實施例1中的塗料組合物A在按照實施例2中描述的方法形成的坯片上進行絲網印刷。坯片的印刷層進行層疊形成順序(registry)並碾壓成單片進行燒制。然後加上通用終止膠(TM63-120)。然後經過常規的粘合劑燒毀周期進行加熱單片並在925℃燒制經4小時浸泡形成MLC裝置。相同的過程重複三次，除了分別使用實施例1中塗料組合物B，C和D而不是組合物A。每個形成的MLC裝置都顯示了大於140,000pF的電容以及在6μm小於大約2.5％的分散因子。
實施例4多層陶瓷電容(MLC)裝置1，2，3和4是按照實施例3中描述的同樣方式使用實施例2中形成的絕緣坯片而形成的。應用於製造MLC裝置1，2，3和4的傳導塗料具有如實施例1中組成A相同的配方，除了傳導塗料含有表3中顯示的金屬和抑制劑。
表3
*以2000ppmZrO2塗覆的Degussa銀粉**粉碎到最大粒子尺寸為0.5μm。
MLC裝置1，2，3和4是120mils(千分之一英寸)×60mils(1206面積大小)並具有35層，每層都分別具有8.25μm、10μm、10μm和μm燒制厚度。MLC裝置1是控制器(含有Pd的傳導塗料)。檢測MLC裝置1，2，3和4的電子性能，其結果如表4所示。
表4
對於本領域技術人員，可以很容易明白本發明的其它優點以及改進。因此，具有較寬範圍的本發明不受在此顯示和描述的具體細節和具體實施例。相應地，在不離開由權利要求及其等同所定義的精神可以進行各種改進。
權利要求
1.一種形成低溫燒制陶瓷電容裝置的方法包括步驟(i)製備多層絕緣坯片；(ii)製備含有銀粉、載體和抑制劑的傳導塗料組合物，所述銀粉具有小於1.0μm的最大粒子尺寸，所述抑制劑包括具有最大粒子尺寸小於0.9μm的粉碎陶瓷金屬氧化組合物；(iii)在所述絕緣坯片上沉降所述傳導塗料組合物，所述傳導塗料組合物置放在所述絕緣坯片層上，從而經過燒制形成傳導電極；(iv)層疊所述絕緣坯片層形成一定順序並碾壓絕緣坯片層在一起而形成單片；然後(v)在860℃～940℃溫度範圍內燒制所述單片。
2.權利要求1所述的方法，其中所述傳導塗料組合物不含有鈀和金。
3.權利要求1所述的方法，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括鈦酸鋇。
4.權利要求3所述的方法，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物還包括氧化釹。
5.權利要求1所述的方法，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物與用於形成所述絕緣坯片的材料是相同的。
6.權利要求1所述的方法，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括氧化鋯。
7.一種不含鈀的傳導塗料組合物，其包括銀粉、載體和抑制劑，用於形成低溫燒制多層陶瓷電容裝置的電極，所述銀粉具有小於1.0μm的最大粒子尺寸，所述抑制劑包括具有最大粒子尺寸小於0.9μm的粉碎陶瓷金屬氧化組合物。
8.權利要求7所述的傳導塗料組合物，其中所述傳導塗料不含有金。
9.權利要求7所述的傳導塗料組合物，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括鈦酸鋇。
10.權利要求7所述的傳導塗料組合物，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物還包括氧化釹。
11.權利要求7所述的傳導塗料組合物，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括氧化鋯。
12.一種低溫燒制多層陶瓷電容裝置，其包括具有在多層之間形成導電電極的多層絕緣材料，所述多層陶瓷電容裝置的形成包括下述步驟(i)製備多層絕緣坯片；(ii)製備含有銀粉、載體和抑制劑的傳導塗料組合物，所述銀粉具有小於1.0μm的最大粒子尺寸，所述抑制劑包括具有小於0.9μm最大粒子尺寸的粉碎陶瓷金屬氧化組合物；(iii)在所述絕緣坯片上沉降所述傳導塗料組合物，所述傳導塗料組合物分布在所述絕緣坯片層上，可以經過燒制形成傳導電極；(iv)層疊所述絕緣坯片層形成一定序順並將絕緣坯片層碾壓在一起形成單片；然後(v)在860℃～940℃溫度範圍內燒制所述單片。
13.權利要求12所述的多層陶瓷電容裝置，其中所述傳導塗料組合物不含有鈀和金。
14.權利要求12所述的多層陶瓷電容裝置，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括鈦酸鋇。
15.權利要求14所述的多層陶瓷電容裝置，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物還包括氧化釹。
16.權利要求12所述的多層陶瓷電容裝置，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物與用於形成所述絕緣坯片的材料是相同的。
17.權利要求12所述的多層陶瓷電容裝置的形成方法，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括氧化鋯。
全文摘要
本發明提供一種電極塗料組合物及其使用方法。該塗料包括銀粉、載體和抑制劑。銀粉優選不含有鈀和金並包括具有最大粒子尺寸小於或等於大約1μm的粒子，抑制劑包括粉碎具有最大粒子尺寸小於或等於0.9μm粒子的陶瓷金屬氧化組合物。
文檔編號C04B35/636GK1568253SQ02819857
公開日2005年1月19日 申請日期2002年10月14日 優先權日2001年10月15日
發明者付波 申請人:費羅公司