CN1159732C

CN1159732C - 片式电感器用可镀端浆

Info

Publication number: CN1159732C
Application number: CNB001175351A
Authority: CN
Inventors: 姚卿敏; 陈锦清; 刘会冲; 庞溥生; 祝忠勇; 孟淑媛
Original assignee: Guangdong Zhaoqing Fenghua Electronic Engineering Development Co Ltd
Current assignee: Guangdong Zhaoqing Fenghua Electronic Engineering Development Co Ltd
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2020-10-30
Also published as: CN1289129A

Abstract

本发明涉及一种片式电感器用可镀端浆，它包括按重量百分比计的有机载体15-25%、玻璃粉3-8%、流平剂1-5%、防沉淀剂1-5%、片状银粉20-40%和球状银粉40-60%，其中的玻璃粉包括按重量百分比计的ZnO45-60%、SiO₂10-20%、B₂O₃10-20%、PbO2-10%、其它氧化物Co₂O₃或MnO₂或NiO1-5%。本发明具有浆料与片感浆体的匹配性能良好，具有良好的触变性、流动性，并且均匀细滑，用该浆料制出的片式电感不流挂、不开裂、无针孔、无气泡、烧成后外观光亮，结构致密，导电性能良好等优点。

Description

片式电感器用可镀端浆

技术领域

本发明涉及一种片式电感器用可镀端浆。

背景技术

随着电子产品的小型化、薄型化、轻量化及表面安装技术(SMT)的发展，片式元件也跟着突飞猛进，全世界片式元件使用量占片式化电子元件的比例逐年增加，在1985年占21％市场，到1990年达40％，且仍在大幅增长，现已达到80％左右。片式电感作为三大片式元件之一，发展同样迅猛。但进口片式电感用可镀端浆料价格昂贵，且存在有触变性和流动性不太理想的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浆料与片感浆体的匹配性能良好，具有良好的触变性、流动性，并且均匀细滑，用该浆料制出的片式电感不流挂、不开裂、无针孔、无气泡、烧成后外观光亮，结构致密，导电性能良好的片式电感器用可镀端浆。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明的片式电感器用可镀端浆，它包括按重量百分比计的有机载体15～25％、玻璃粉3～6％、流平剂1～2％、防沉淀剂1～2％、片状银粉20～30％、球状银粉40～50％，其中的玻璃粉包括按重量百分比计的ZnO45-60％、SiO₂15-20％、B₂O₃15-20％、PbO6-10％、其它氧化物Co₂O₃或MnO₂或NiO2-5％组成。

所述的有机载体是由按重量百分比计的主溶剂50～60％、助溶剂6～10％、纤维素衍生物14～20％、分散剂2％、增塑剂3～5％、抗流挂剂1～2％、消泡剂2～5％和松香6～10％组成，其中所述的有机载体主溶剂是松油醇，助溶剂是丁烷等，纤维素衍生物是甲基纤维素或乙基纤维素，分散剂是磺酸类或聚乙烯醇，增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯、消泡剂是3，5，5-三甲基已醇。

附`图说明

图1是本发明的工艺流程图，

图2是本发明的烧成曲线图，

图3是本发明的全银可镀端浆涂覆于片感瓷体表面时状态图，

图4是本发明的干燥后的附着模型，

图5是本发明的烧结后的端头状态图，

图6是本发明所采用的纤维素衍生物R₁的热分析曲线，

图7是本发明所采用的纤维素衍生物R₃的热分析曲线，

图8是本发明所采用的纤维素衍生物R₄的热分析曲线，

图9是本发明所采用的不同粘度的同一类纤维素衍生物R₁和R₂的热分析曲线，

图10是本发明的工艺流程图，

表1是本发明所采用的不同粘度的同一类纤维素衍生物R₁：纤维素衍生物R₂的树脂对比图，

表2是本发明的试验，

表3是本发明的试验，

表4是本发明的球、片试验，

表5是本发明与国外同类浆料的数据比较。

具体实施方式

下面将结合附图、表和实施例对本发明作进一步的详述：

对片式电感器用可镀端浆中的有机载体、银粉、无机粘结剂的选择和配方提出了要求。其生产工艺的基本工艺流程见图1，此生产工艺中的工序及其工艺参数如下：

封端：干燥温度 230℃±20℃(10min)

烧成：烧温870±20℃ 高温段10～15min 时长40～80min

电镀：酸性电镀镀Ni PH3～4 温度50～60℃ 40～80min

镀Sn-Pb PH2～3 温度18～25℃ 40～80min

根据工艺流程、工艺要求及使用设备，对片式电感器用可镀端浆要求：1、浆料有合适的表面张力，应能完全润湿瓷体，形成连续的金属覆盖层。2、浆料应具有合适的粘度，良好的流动性、触变性、流平性，以防止流挂及保证有良好的外观和合适的银层厚度。3、浆料中有机载体应具备合适的挥发曲线，以适应生产线的干燥曲线。4、无机粘结剂应具有合适的玻璃化温度，以适应生产线的烧成曲线。5、端头烧成后银层致密、无开裂、外观平整光亮，并且在银层与瓷体之间应有一定的附着力。6、具良好的电镀性能，不延伸，桥接。7、不影响片式电感的电性能。

而杜邦公司1183片感可镀端浆技术指标如下：

粘度：10～30Pa.s(布勒费尔公司的HBDV-II+型粘度计，测试的转速为10转/分钟，粘度计的转子型号为CP52，测试温度为25℃)

金属含量：72±2％

固含量： 77±1％

干燥温度：230±20℃ 10min

烧成温度：850～890℃ 高温段10～15min

拉力：＞10N

综上所述，本发明研制的片式电感器用可镀端浆的具体要求如下：

金属含量：65～75％

固含量： 70～80％

干燥温度：230±20℃ 10min

烧成温度：850～890℃高温段10～15min

拉力：＞10N

下面对浆料的结构及其应用时的变化状况作一分析：

图3是全银可镀端浆涂覆于片感瓷体表面时的状态。从图中看出，银浆是由有机载体、银粉、无机粘结剂组成，并且，银粉和无机粘结剂均匀悬浮在有机载体中。

图4是干燥后的附着模型。此时，大部分溶剂已挥发，银粉和无机粘合剂附着在片感瓷体上，属物理吸附。

图5是烧结后的端头状态。此时，有机载体已完全烧完，而无机粘结剂经高温熔化后在金属间流动，经物理和化学作用，它富集在银层与片感瓷体之间形成第三相，在冷却后形成牢固的粘结区域，使银层与片感基体间有足够的附着力。

根据上述分析，本发明的配方试验也是从有机载体、银粉、无机粘结剂这三个方面展开的。

配方试验对有机载体要求如下：

a、有机载体能浸润片感基体。

b、能提供合适的粘度。

c、能提供良好的流变学性能。

d、较宽的挥发温度范围，适合于烘干温度曲线。

树脂的种类与含量将影响有机载体的粘度，对瓷体的浸润性、及对银粉的浸润性与悬浮性。为此，采用R₁∶R₂两种不同粘度的同一类纤维素衍生物树脂，其中纤维素衍生物R₁树脂粘度低，纤维素衍生物R₂树脂粘度高。在试验两者比例后，见表1。

由表1可知，采用纤维素衍生物R₁∶纤维素衍生物R₂＝1∶1较适合制作片感可镀端浆。同时，为提高端电极的导电性能，还要求树脂在烧结时能完全分解，不留残碳在端头，并要求完全分解的温度低于无机粘合剂软化温度。为此，对纤维素衍生物R₁做了热分析曲线(如图6)，得到的结果是纤维素衍生物R₁、纤维素衍生物R₂可在550℃以前完全分解，符合要求。为了增加烘干后端头的干燥强度和附着力，又增加了部分与上述纤维素衍生物同一类但粘度不同的纤维素衍生物R₃、纤维素衍生物R₄两种树脂(其热分析曲线如图7、8)和增塑剂D_B。在选定上述材料后，选用了对纤维素衍生物R₁和纤维素衍生物R₂具良好的溶解性并具良好溶剂释放性的D_E作主溶剂。为了得到较宽的挥发温度范围，又加入了低沸点的S₁做第二溶剂，同时S₁对调节粘度也很有作用。为降低载体与金属粉粒界面的表面张力，使有机载体能充分润湿金属粉粒的表面，利于金属粉的分散，有机载体也加入了表面活性剂S₂。而防沉淀剂M的加入则可保持浆料在贮存中不产生沉淀，使浆料在一段时期内稳定。此外，还加入了抗流挂剂，以调节浆料的触变性，因为分散于浆料中的能变剂能形成不规则的网状结构，阻止分子链段和微小颗粒的热运动，能使涂覆后的端头边缘平整，消除流挂。

综上所述，在配制的有机载体中，以不同粘度的同一类纤维素衍生物R₁和纤维素衍生物R₂两种树脂为主，以D_E为主溶剂，S₁为助溶剂，同时加入流变助剂和其它表面活性剂等。在制成上述有机载体后，对其进行了热分析，结果如图9。从图中可看出，它从80℃左右开始挥发。在170～210℃时挥发最快，正与工艺要求相符。到230℃左右，溶剂基本挥发。在300～350℃树脂也大部分分解，至550℃有机载体完全分解，无任何残留。从热分析来看，所配制的有机载体挥发范围较宽，并能完全分解，能满足研制要求。

银粉：片感可镀端浆的质量与银粉的形状、粒径、比表面积、分散性和粉状密度有密切关系，银粉的这些性能将决定能否得到分散性良好的端浆。能否得到良好的导电率，堆积致密的金属层，以及良好的烧成外观。为此，地银粉进行了大量的试验。首先，试用了不同的球银，见表2：

其次，对片银进行了比较，见表3：

为得到结构致密的金属层，对球片银比例进行了试验，根据试验结果，选用了Q₂球银，F₂的片银，其特性指标见表4。并把球、片银比例定在1∶1。

无机填料，其作用主要有两方面：一是可降低银的烧结温度；二是可增加银层与基片间的附着强度。根据浆料的研制要求，它对无机粘结剂提出了以下要求：

1、为适应片感的烧成曲线，它的软化点应在550～700℃之间。

2、因片感在烧成后还须在酸性条件下电镀，因此要求无机粘结剂耐腐蚀、耐酸。

3、有利于银层与瓷体的连接，使片式电感有足够的附着强度。

在经过多次试验后，选ZnO-B₂O₃-PbO-SiO₂系玻璃，从热膨胀曲线可看出，它在580℃时有软化软化现象出现。在软化后，它能逐渐浸润银粉颗粒和瓷体，同时部分玻璃会富集在银层与瓷体的结合处，能满足浆料的需要。

综上所述，确定了有机载体、银粉、无机粘结剂。使有机载体、银粉、无机粘结剂之间能达到最佳的组合。

浆料的制备工艺：片感可镀端浆采用三辊轧机制备，具有浆料均匀，效率高等优点。见图10。

浆料特性：1、经过上述配方试验及其制备工艺的多次试验，本发明具有如下优点：A、浆料具有良好的流变性能，工艺范围宽。所制出的电感外观良好，无流挂和开裂现象。在采用抽真空的工艺后，完全消除了针孔现象。B、瓷体、银层、镀层结合紧密，附着强度较高。

本发明与国外同类浆料实测数据比较，见图表5

本发明相比现有技术具有：1、该端浆可适应片式电感的大批生产；2、该端料制造工艺简单，质量稳定、可靠，生产成本低 3、该端浆性能指标在国内处领先地位，达到美国杜邦1183水平，可以取代进口浆料，实现材料国产化。

实施例1：一种片式电感器用可镀端浆，它包括有机载体、玻璃粉、流平剂、防沉淀剂、片状银粉和球状银粉组成，其重量百分比为：有机载体25％，玻璃粉3％，流平剂1％，防沉淀剂1％，片状银粉20％，球状银粉50％。所述的玻璃粉包括ZnO45％，SiO₂20％，B₂O₃20％，PbO10％，其它氧化物Co₂O₃或MnO₂或NiO5％。所述的有机载体是由按重量百分比计的松油醇50％、丁烷10％、甲基纤维素20％、聚乙烯醇2％、邻苯二甲酸二丁酯3％、抗流挂剂2％、3，5，5-三甲基已醇3％和松香10％组成。

实施例2：一种片式电感器用可镀端浆，它包括按重量百分比计的有机载体15％，玻璃粉3％，流平剂1％，防沉淀剂1％，片状银粉25％和球状银粉55％，其中所述的玻璃粉包括按重量百分比计的ZnO60％、SiO₂15％、B₂O₃15％、PbO7％和其它氧化物Co₂O₃或MnO₂或NiO3％，所述的有机载体是由按重量百分比计的松油醇60％、丁烷8％、乙基纤维素14％、聚乙烯醇2％、邻苯二甲酸二丁酯5％、抗流挂剂1％、3，5，5-三甲基已醇2％和松香8％组成。

实施例3：一种片式电感器用可镀端浆，它包括按重量百分比计的有机载体20％，玻璃粉6％，流平剂2％，防沉淀剂2％，片状银粉30％，球状银粉40％，其中所述的玻璃粉包括ZnO55％，SiO₂18％，B₂O₃19％，PbO6％和其它氧化物Co₂O₃或MnO₂或NiO2％，所述的有机载体是由按重量百分比计的松油醇55％，戊烷6％、甲基纤维素19％、磺酸类2％、邻苯二甲酸二丁酯5％、抗流挂剂2％、3，5，5-三甲基已醇5％，松香6％组成。

表1

表2

项目	Q₁	Q₂	Q₃
项目	Q₁	Q₂	Q₃	粒径	0.1～1μm	0.5～3μm	1～6μm
平均粒度	0.3μm	1.2μm	3μm	粒径	0.1～1μm	0.5～3μm	1～6μm
平均粒度	0.3μm	1.2μm	3μm	比表面积	2.1m²/g	0.8m²/g	0.3m²/g
分散性	一般	良好	良好	比表面积	2.1m²/g	0.8m²/g	0.3m²/g
分散性	一般	良好	良好	形貌	近球形	近球形	近球形
杂质含量	＜100ppm	＜100ppm	＜100ppm	形貌	近球形	近球形	近球形
杂质含量	＜100ppm	＜100ppm	＜100ppm	浆料性能	①较难成浆，粘度较高②烧成后光亮细密，但边缘易开裂	①易成浆②烧成外观良好	①易成浆②外观粗糙③内部结构疏松

表3

	F₁	F₂
	F₁	F₂	粒度	1～5μm	3～10μm
平均粒度	3.5μm	6μm	粒度	1～5μm	3～10μm
平均粒度	3.5μm	6μm	比表面积	1.3m²/g	0.6m²/g
分散性	良好	良好	比表面积	1.3m²/g	0.6m²/g
分散性	良好	良好	形貌	片状	片状
杂质含量	＜100ppm	＜100ppm	形貌	片状	片状
杂质含量	＜100ppm	＜100ppm	浆料性能	①易收缩②烧成外观差③内部结构较致密	①易成浆②外观较好③内部结构一般

表4

	F₂	Q₂
	F₂	Q₂	粒度	3～10μm	0.5～3μm
平均粒度	6.0μm	1.2μm	粒度	3～10μm	0.5～3μm
平均粒度	6.0μm	1.2μm	比表面积	0.6m²/g	0.8m²/g
分散性	良好	良好	比表面积	0.6m²/g	0.8m²/g
分散性	良好	良好	形貌	片状	近球形
杂质含量	＜100ppm	＜100ppm	形貌	片状	近球形

表5

	IT-100	1183
	IT-100	1183	粘度	10～18Pa.s/25℃	10～30Pa.s/25℃
金属含量	65～69％	70～74％	粘度	10～18Pa.s/25℃	10～30Pa.s/25℃
金属含量	65～69％	70～74％	固含量	73～75％	76～78％
平均细度	＜7μm	＜10μm	固含量	73～75％	76～78％
平均细度	＜7μm	＜10μm	干燥条件	230±20℃(10min)	230±20℃(10min)
烧结条件	870±20℃(15min)	870±20℃(15min)	干燥条件	230±20℃(10min)	230±20℃(10min)
烧结条件	870±20℃(15min)	870±20℃(15min)	外观	良好	良好
气泡	无	无	外观	良好	良好
气泡	无	无	针孔	无	无
拉力	＞10N	＞10N	针孔	无	无
拉力	＞10N	＞10N	内部结构	致密	致密
可焊、耐焊	合格	合格	内部结构	致密	致密
可焊、耐焊	合格	合格	其它电气性能	合格	合格

Claims

1、一种片式电感器用可镀端浆，它包括按重量百分比计的有机载体15～25％、玻璃粉3～6％、流平剂1～2％、防沉淀剂1～2％、片状银粉20～30％、球状银粉40～50％，其中的玻璃粉包括按重量百分比计的ZnO45-60％、SiO₂15-20％、B₂O₃15-20％、PbO6-10％、其它氧化物Co₂O₃或MnO₂或NiO2-5％。

2、根据权利要求1所述的片式电感器用可镀端浆，其特征在于所述的有机载体是由按重量百分比计的主溶剂50～60％、助溶剂6～10％、纤维素衍生物14～20％、分散剂2％、增塑剂3～5％、抗流挂剂1～2％、消泡剂2～5％和松香6～10％组成，其中所述的有机载体主溶剂是松油醇，助溶剂是丁烷，纤维素衍生物是甲基纤维素或乙基纤维素，分散剂是磺酸类或聚乙烯醇，增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯、消泡剂是3，5，5-三甲基已醇。