CN104690266A - 用于制备晶片电阻器正面、背面电极的铜锰合金粉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于制备晶片电阻器正面、背面电极的铜锰合金粉，其特征在于：它由以下质量百分比的组分组成，Mn 10-30wt％，Cu 70-90wt％；且该合金的平均粒径为0.5-5μm、氧含量≤5000ppm、杂质含量≤600ppm、熔点为870-950℃。本发明的铜锰合金粉，用于取代银钯贵金属粉在晶片电阻器电极上的应用，具有优良的印刷性、均匀合金元素分布、可控的电阻及稳定的TCR和低廉的价格。

Description

用于制备晶片电阻器正面、背面电极的铜锰合金粉

技术领域

本发明涉及晶片电阻器技术领域，具体涉及一种用于制备晶片电阻器正面、背面电极的铜锰合金粉，或称制备晶片电阻器正面和/或背面电极的铜锰合金粉。

背景技术

多层陶瓷电容器和晶片电阻器现已大规模应用于手机等通讯设备上，每年的出货量巨大，而且处于递增的趋势，其市场前景广阔。高性能电极浆料是二者不可缺少的一部分，MLCC的电极浆料已从之前的Ag、Pd等贵金属浆料替换为Ni、Cu等贱金属浆料，不仅在性能上满足了应用要求，而且经济效益也大大增加。目前，在晶片电阻电极材料中，对于贱金属浆料取代Ag、Pd贵金属浆料的研究处于开发阶段，其浆料所需的Cu-Mn合金粉是核心。当前，虽有国内外厂商用Cu粉+Mn粉、Cu-Mn合金片取代晶片电阻电极制备所用Ag-Pd贵金属浆料的报道，但是这两种替代方案都出现了一系列的问题。Cu粉+Mn粉替代方案，由于Mn粉粒径过大(10-15μm)，严重影响电极浆料的印刷性能；Cu粉和Mn粉简单的机械混合，烧结后的Cu、Mn元素在电极层分布不均匀，影响TCR(电阻值的温度系数)的稳定性。虽然Cu-Mn合金片在制备过程不用印刷，较为方便，但是对于晶片电阻器所要求的R(电阻)和TCR(电阻温度系数)较难控制，而且对于高精度要求的晶片电阻器的小型化有着不利的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以降低热电势E_Cu、提高电阻率及抗蚀性、进一步改善TCR，具有优良的印刷性、均匀的合金元素分布、可控的电阻及稳定的TCR和低廉的价格的用于制备晶片电阻器正面、背面电极的铜锰合金粉。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种用于制备晶片电阻器正面、背面电极的铜锰合金粉，该合金由以下质量百分比的组分组成：Mn 10-30wt％，Cu70-90wt％；且该合金的平均粒径为0.5-5μm、氧含量≤5000ppm、杂质含量≤600ppm、熔点为870-950℃。

本发明上述的用于制备晶片电阻器正面、背面电极的铜锰合金粉，由物理气相沉积(PVD)法制备而成，采用该方法使得其中Mn原子固溶到Cu晶格中，形成元素分布均匀的铜锰固溶体合金。

本发明上述的杂质为合金中不可避免的杂质，氧含量的控制也非常关键，氧含量过高易引起材料性能改变，本发明的合金的氧含量控制≤5000ppm，使得合金的组织和性能大大改善。

本发明的优点和有益效果：

1.本发明的铜锰合金粉，Cu与Mn不是简单的机械混合，而是Mn原子固溶到Cu的晶格中，形成Cu-Mn固溶体合金，熔点比纯金属的Cu或Mn低且可调控(通过Cu-Mn二元体系的相图可知，调节Mn含量即可调节合金的熔点，每个固定Mn含量的合金其熔点是确定的)，有利于降低晶片电阻器中正面、背面电极的烧结温度。

2.本发明的铜锰合金粉，粒径较为均匀，平均粒径为0.5-5μm，经过筛分、气相或液相分级，可以实现对粉体粒度分布的调控，符合现阶段晶片电阻器所需的厚膜印刷制程。

3.本发明的铜锰合金粉，合金元素分布均匀，电阻R可控，电阻的温度系数TCR稳定。

4.本发明的铜锰合金粉采用物理气相沉积法制备所得，结晶度较高，可提高铜锰合金粉的氧化温度，具有较好的烧结性能。

5.本发明的铜锰合金粉，粉体氧含量低，抗氧化特性好。

6.本发明的铜锰合金粉，价格低廉，不到银钯贵金属粉价格的10％。

7.本发明的Cu-Mn合金粉，利用Mn含量对于Cu-Mn合金的电阻率和TCR非常敏感的特性，可以降低热电势E_Cu、提高电阻率及抗蚀性、进一步提高TCR的稳定性；并且粒径为0.5-5μm的Cu-Mn合金粉能很好的解决上述Cu粉+Mn粉与Cu-Mn合金片替代方案在应用中出现的问题；其优良的印刷性、均匀的合金元素分布、可控的电阻及稳定的TCR和低廉的价格是取代Ag-Pd贵金属粉在晶片电阻器正面、背面电极上应用的理想材料。

附图说明：

图1为晶片电阻器的结构示意图。

如图所示：1.正面电极；2、背面电极

图2为本发明用物理气相沉积法制备的球状铜锰合金粉电镜图。

图3为本发明用物理气相沉积法制备的铜锰合金粉的Cu与Mn元素的分布图。

如图所示：本发明的铜锰合金粉，Cu与Mn元素在基体上分布均匀。

图4为本发明用物理气相沉积法制备的铜锰合金粉的XRD图谱。

具体实施方式：

下面通过实施例详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

实施例1、粒径1.5μm的Cu-25％Mn的铜锰合金粉的制备。将一定量的Cu棒放入高温金属蒸发器的坩埚中，安装好等离子发生装置(具体可参考ZL201110119245.2，金属蒸发装置及用该装置制备超微细金属粉末的方法，在此不再详细描述具体制备过程)，并检查气密性，抽好真空，冲入氮气使得整个系统处于惰性气体气氛下，控制坩埚内压力，启动等离子发生装置，保温一段时间后，将等离子枪功率提高到一定功率，观察金属液面高度，待Cu的蒸发量达到一定要求后，根据前期计算的Cu、Mn饱和蒸汽压的差异，开始调节Mn的加料量，随后合金蒸气被冷却成合金粉，其粒径为2μm左右，Mn含量为25％左右。上述物理气相沉积法所得的合金粉，在特定温度下的还原性气氛内进行处理一定时间，随炉冷却。随后，将热处理过后的合金粉加入到调配好的油酸酒精溶剂(溶剂为：油酸质量为合金粉质量的0.5％，油酸和酒精的体积比为1:10)中进行包覆，最后对包覆过后的合金粉进行干燥得到所需要的Cu-25％Mn的铜锰合金粉。

其它实施例的制备步骤同上述实施例1。

采用物理气相法制备，经过后期处理后得到不同Mn含量的铜锰合金粉，按照晶片电阻器正面与背面电极的一些重要的参数，与当前使用的银钯贵金属粉进行比较，参数如表1所示。

表1 本发明实施例与对比例性能参数

项目	Cu-10％Mn合金粉	Cu-20％Mn合金粉	Cu-25％Mn合金粉	Ag-Pd贵金属粉
					价格	～￥700/kg	～￥750/kg	～￥800/kg	～￥10000/kg
平均粒径	1.5μm	1.5μm	1.5μm	1.5μm
					印刷性能	符合	符合	符合	符合
烧结温度	～1000℃	～950℃	～900℃	～900℃
					R	～20mΩ，符合	～20mΩ，符合	～20mΩ，符合	～20mΩ，符合
TCR	0-100℃范围稳定	0-100℃范围稳定	0-100℃范围稳定	0-100℃范围稳定

从采用的实施案例来看，本发明的铜锰合金粉制备晶片电阻器正面、背面电极，虽然Mn含量为10％和20％Cu-Mn合金粉的烧结温度较银钯贵金属偏高一些，但是Mn含量为25％的Cu-Mn合金粉烧的结温度与银钯贵金属一致。最为关键是晶片电阻器电极上的一些重要的性能参数上，Cu-Mn合金粉与银钯贵金属粉相当，都能符合要求，但是价格为银钯贵金属粉的8％左右。

Claims (3)

1.一种用于制备晶片电阻器正面、背面电极的铜锰合金粉，其特征在于：它由以下质量百分比的组分组成，Mn 10-30wt％，Cu 70-90wt％；且该合金的平均粒径为0.5-5μm、氧含量≤5000ppm、杂质含量≤600ppm、熔点为870-950℃。

2.根据权利要求1所述的用于制备晶片电阻器正面、背面电极的铜锰合金粉，其特征在于：所述的铜锰合金粉由物理气相沉积法制备而成，该方法使得其中Mn原子固溶到Cu晶格中，形成元素分布均匀的铜锰固溶体合金。

3.根据权利要求1所述的用于制备晶片电阻器正面、背面电极的铜锰合金粉，其特征在于：该铜锰合金粉用于取代银钯贵金属粉，实现在晶片电阻器电极上的应用。