CN102842353A

CN102842353A - 一种用于片式元件端电极的导电浆料

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Publication number: CN102842353A
Application number: CN2012103029638A
Authority: CN
Inventors: 廖晓峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: CN102842353B

Abstract

本发明提供一种用于片式元件端电极的导电浆料，由以下组分组成：45～75重量％银粉、2～10重量％玻璃粉、20～50重量％有机载体、0～3重量％无机添加物。使用该导电浆料制作片式元件的端电极可以显著降低银层厚度，从而显著降低片式元件的制造成本。

Description

一种用于片式元件端电极的导电浆料

技术领域

本发明涉及一种用于片式元件端电极的导电浆料。更具体地讲，本发明涉及一种用于片式元件端电极的、可以显著降低银层厚度、显著降低片式元件制造成本的银导电浆料。

背景技术

通常，在制造片式元件时，如片式陶瓷电容器、叠层片式电感器，都需要在烧结后的瓷体两端涂覆导电浆料，涂覆工艺通常采用浸渍的方式，然后经干燥、烧结，形成端电极。为提高焊接性能，一般会在端电极上镀上金属层，如镀镍、镀锡。

上述导电浆料以金属粉、玻璃粉、有机载体作为主要成分，其中金属粉可以是银、铜或其它金属，金属粉的含量一般在65％以上，如中国专利02134633.X中，公开了一种用于片式元件端电极的导电浆料，其金属粉比例为75～80％；又如美国专利7285232中，公开了一种用于片式元件端电极的导电浆料，其金属粉比例为66～78％。

当上述导电浆料中的金属粉使用银时，由于银的价格昂贵，致使导电浆料所占片式元件制造成本的比重很高。如叠层片式电感器，主要制造原材料为银内浆、银端浆和铁氧体粉，这三种原材料占叠层片式电感器制造成本的比重高达70～78％。

在涂覆导电浆料形成端电极的过程中，可以通过调整涂覆导电浆料的工艺参数，在一定范围内降低涂覆层的厚度，从而，降低导电浆料消耗，以达到降低制造成本的目的。

一般情况下，涂覆层的厚度随片式元件产品尺寸的不同而不同，产品尺寸越小，涂覆层的厚度越小。在生产过程中，通常是测量端电极的顶部位置的厚度来加以控制。如附图1所示，用扫描电子显微镜测量烧结后的端电极顶部位置的横截面的银层厚度。

不过，通过调整涂覆导电浆料的工艺参数来降低涂覆层厚度的方法，其降低的幅度很有限，而且很容易出现边角部位覆盖不充分的不良现象。

正如从事片式元件制造行业的专业技术人员所公知的，导电浆料本身的性能对涂覆层的厚度影响很大，尤其是导电浆料的金属含量这项性能参数。

为了得到更小的涂覆层厚度，降低导电浆料的金属含量是行之有效的方法。

但是，降低导电浆料的金属含量会产生负面影响，即烧结致密性会随之下降。当烧结致密性下降到一定程度时，在随后的电镀过程中，电镀液将渗透进端电极内部，引起端电极附着强度明显下降。

发明内容

本发明解决了上述问题。本发明提供了一种可以显著降低银层厚度，同时端电极附着强度优异的银导电浆料。

该导电浆料由45～75重量％银粉、2～10重量％玻璃粉、20～50重量％有机载体、0～3重量％无机添加物组成。所述的银粉包括：相对银粉总量为20～95重量％片状银粉、0～80重量％球状银粉和5～50重量％银微粉。

所述的片状银粉的平均粒径为1.0～4.5um，优选1.2～3.0um。添加量相对银粉总量为20～95重量％，如少于20％，则浆料的流动性过大，不适合浸渍工艺，容易产生流挂、露瓷等外观不良；如多于95％，则银微粉的比例太少，本发明的效果不明显。

所述的球状银粉的平均粒径为0.2～4.5um，优选0.5～3.0um。添加量相对银粉总量为0～80重量％，可以不添加；添加量多于80％时，浆料的流动性过大，不适合浸渍工艺，容易产生流挂、露瓷等外观不良。

所述的银微粉的比表面积为3.0～12m²/g，优选4.0～10m²/g。当比表面积小于3.0m²/g时，本发明的效果不明显；当比表面积大于12m²/g时，其烧结活性过大，浆料烧结时容易出现玻璃外逸、起泡等不良现象。添加量相对银粉总量为5～50重量％，如少于5％，则效果不明显；如多于50％，则导电浆料的烧结活性过大，烧结时容易出现玻璃外逸、起泡等不良现象。

所述的银微粉的颗粒形貌没有特别限制，可以是微晶状、絮状、树枝状或近似球状。

本发明的特点是在银浆中添加了一种比表面积为3.0～12m²/g的银微粉。该银微粉与导电浆料中的其它银粉的主要区别是：当平均粒径相同时，该银微粉的比表面积显著大于其它银粉。

举例来说，当平均粒径同为1.0um时，片状银粉的比表面积一般为1.0～2.0m²/g，球状银粉的比表面积一般为1.5～2.5m²/g，而银微粉的比表面积一般为3～5m²/g。

上述的平均粒径指D50，是用激光粒度分析仪测量的，比表面积是用BET氮吸附法分析仪测量的。

如上文所述，为了得到更小的涂覆层厚度，降低导电浆料的金属含量是行之有效的方法。但是，降低导电浆料的金属含量会产生负面影响，导致烧结致密性下降。原因是，当导电浆料的金属含量减少时，涂覆层在干燥后、烧结前的孔洞随之增加，这样烧结后的气孔亦随之增加，致密性随之降低。当烧结致密性下降到一定程度时，在随后的电镀过程中，电镀液将渗透进端电极内部，引起端电极附着强度明显下降。

在导电浆料中添加一定量的比表面积为3.0～12m²/g的银微粉时，可以有效解决上述问题。原理是，所添加银微粉的比表面积比组分中的其它银粉显著更大，因此可以填充由于降低导电浆料的金属含量产生的大部分孔洞，形成更致密的颗粒堆积。同时由于银微粉的烧结活性高于其它银粉，烧结收缩率更大，促使在烧结过程中气孔得到更加有效的排除。从而，得到烧结致密性高的端电极。

所述的玻璃粉是硼硅酸锌或硼硅酸铋，或两者的混合物。然而，并不限于这两种玻璃粉，也可以同时添加其它玻璃粉，如硼硅酸钡。

所述的有机载体是将树脂溶解于有机溶剂中制得的，其中还添加了分散剂，根据需要还可以添加增塑剂、流平剂、触变剂、消泡剂等，目的是改善导电浆料的流变特性，使其更适合浸渍工艺。树脂包括乙基纤维素树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂中的一种或几种；有机溶剂没有特别地限制，可以是醇类、酯类、酮类、芳香烃类溶剂，优选醇类、酯类溶剂或者它们的混合物，如苯甲醇、松油醇、二氢松油醇、乙酸松油酯、丁基卡必醇等。还可以添加烃类溶剂作为助溶剂以改善浆料的流变特性。

所述的无机添加物可以根据需要添加，目的是增加端电极与瓷体的附着强度，如添加氧化铜、氧化锌。

本发明可应用于片式陶瓷电容器、叠层片式电感器、片式电阻器、片式热敏电阻器、片式压敏电阻器、片式滤波器以及其它类似的片式元件。

附图说明

下面将结合附图和实施例进行更详细的描述，但本发明并不限于这些实施例。

附图1是实施例3烧结后的端电极顶部位置的横截面的扫描电子显微镜照片。

附图2是实施例8烧结后的端电极顶部位置的横截面的扫描电子显微镜照片。

附图3是实施例13烧结后的端电极顶部位置的横截面的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

本发明针对叠层片式电感器制作了21种银浆，其中第1～15种是实施例，银含量有55重量％，65重量％，75重量％三种。其中片状银粉的平均粒径是3.0um，球状银粉的平均粒径是1.7um，银微粉的比表面积是6.5m²/g，硼硅酸锌玻璃粉的含量是6％，它的玻璃化温度为440℃，其余为有机载体，有机载体是将乙基纤维素溶解在苯甲醇与松油醇按1∶1重量比例混合的溶液中制备。将各组分搅拌均匀后，经三辊轧机研磨后即可。

第16～21种银浆是对比例，第16～18种添加的银微粉的比表面积为2.5m²/g，第19～21种添加的银微粉的比表面积为13m²/g。

叠层片式电感器的内电极是银金属，瓷体的主要成分是镍-锌-铜，采用干湿法工艺成型、切割、烧结、倒角后制作成半成品，然后通过浸渍的方式，在半成品两端涂覆上述21种银浆，在150℃下烘干10min，然后在640℃下、空气气氛中烧结10min后即形成端电极，最后镀上一层镍和一层锡。

从上述21种银浆制作的烧结后、电镀前的叠层片式电感器中，每组取样12粒，用扫描电子显微镜观察端电极顶部位置的横截面，测量银层厚度。

并从电镀后的产品中，每组取样12粒，用拉力计测量端电极的附着强度。

上述叠层片式电感器的产品尺寸是0603规格(长：0.06英寸，宽0.03英寸)。

实施例的评估结果见表1，对比例的评估结果见表2。

表1：

表2：

说明：片状银粉、球状银粉、银微粉的重量比是相对银粉总量而言。

从表1可以看出，不同银含量的银浆制作的端电极的银层厚度差别很大。55％银含量的银浆制作的端电极的银层厚度为14～16um，65％银含量的银浆制作的端电极的银层厚度为21～25um，75％银含量的银浆制作的端电极的银层厚度为32～37um。很明显，使用55％银含量和65％银含量的银浆制作端电极时，可以显著地降低制造成本。

实施例11没有添加银微粉，端电极的附着强度与添加了10％银微粉的实施例13都很好。说明，当银含量较高时，不添加银微粉也可以制作出性能优异的银浆。

但是，当银含量为55％和65％时，不添加银微粉的实施例1和实施例6，端电极的附着强度很低，当添加银微粉的量少于银粉总量的5％时，端电极的附着强度也很低，如实施例2和实施例7。添加了10％银微粉的实施例3和实施例8，端电极的附着强度很好，与75％银含量的银浆相当。当添加银微粉的量大于银粉总量的50％时，端电极的附着强度也很低，如实施例5、10、15。可见，银微粉的添加量在5～50％范围时，才能产生本发明的效果。

表2中，对比例16、17、18添加的银微粉的比表面积为2.5m²/g，其中对比例16、17的附着强度很低，说明当添加的银微粉的比表面积小于3.0m²/g时，不能产生本发明的效果。而对比例18的附着强度很好，这与表1中的实施例的结果是一致的，即当银含量较高时，不添加银微粉也可以制作出性能优异的银浆。对比例19、20、21添加的银微粉的比表面积为13m²/g，端电极的附着强度都很低，可见，当添加的银微粉的比表面积为3～12m²/g时，才能产生本发明的效果。

Claims

1.一种用于片式元件端电极的导电浆料，其特征在于由以下组分组成：45～75重量％银粉、2～10重量％玻璃粉、20～50重量％有机载体和0～3重量％无机添加物，所述的银粉包括：相对银粉总量为20～95重量％片状银粉、0～80重量％球状银粉和5～50重量％银微粉。

2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述的片状银粉的平均粒径为1.0～4.5um。

3.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述的球状银粉的平均粒径为0.2～4.5um。

4.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述的银微粉的比表面积为3.0～12m²/g。

5.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述的玻璃粉是硼硅酸锌或硼硅酸铋，或两者的混合物。