CS257617B1

CS257617B1 - Pokovovací suspenze pro vytvářeni elektrod

Info

Publication number: CS257617B1
Application number: CS865813A
Authority: CS
Inventors: Jiri Hejhalek
Original assignee: Jiri Hejhalek
Priority date: 1986-08-04
Filing date: 1986-08-04
Publication date: 1988-05-16
Also published as: CS581386A1

Abstract

Řešení zahrnuje pokovovací suspenzi pro vytváření elektrod zejména na piezoelektrických rezonátorech. Pokovovací suspenze je tvořena 48 až 55 % hmot. práškového stříbra, 33 až 37 % hmot. organických nosičů a rozpouštědel, 4 až 17,5 % hmot. vody a 1,5 až 4 % hmot. adhesní složky tvořené 32 až 41 % hmot. V2O5, 25 až 41 % hmot. PbO, 1 až 18 % hmot. B12O3 a 15 až 30 % hmot. Pb(BO)2· Elektroda vytvořená pomocí této suspense má vysokou přídržnost a zejména vysokou stabilitu přídržnosti.

Description

Vynález se týká složení pokovovací suspenze pro vytváření elektrod zejména na piezoelektric rezonátorech.

Elektrody na piezoelektrických rezonátorech (měničích) se najčastěji vytvářejí výpalem vodivých pokovovacích preparátů - stříbřících suspenzí nebo sítotiskových past nanesených na daný výbrus. Zpravidla se používají k těmto účelům vodivé preparáty, které jsou určeny pro jiné aplikace (např. pro výrobuHIO nebo pro výrobu keramických kondenzátorů). Vodivé preparáty určené pro speciální aplikace na piezokeramice typu Pb(Zr,Tí)O₃ v podstatě neexistují.

U převážné většiny piezokeramiekých výrobků postačí zabezpečit u elektrody vyhovující elektrické vlastnosti bez ohledu na mechanickou stránku věci (přídržnost vodivé vrstvy).

V takových případech je použití vodivých preparátů z jiných oborů elektroniky oprávněné.

V souvislosti s nástupem nových výkonových aplikací piezokeramiky stouply požadavky na přídržnost a stabilitu elektrody. Konkrétně se jedná např. o ultrazvukové vany s lepenými měniči pracujícími bez mechanického předpětí. Ukázalo se, že použití všech stávajících preparátů je již za hranicí, kdy lze zaručit provozní spolehlivost. Příčinou je malá stabilita mechanických vlastností elektrody, zejména přídržnosti. Při déle trvajícím provozu se působením silných mechanických a elektrických polí elektroda naruší a přestane plnit svou funkci.

Nevýhody současného stavu techniky řeší pokovovací suspenze pro vytváření elektrod zejména na piezoelektrických rezonátorech tvořená 48 až 55 % hmotnostními práškového stříbra, 33 až 37 % hmotnostními organických nosičů a rozpouštědel a 4 až 17,5 % hmotnostními vody, vyznačená tím, že dále obsahuje 1,5 až 4 § hmotnostní adhezní složky tvořené 32 až 41 % hmotn. V₂O^, až 41 % hmotn. PbO, 1 až 18 % hmotn. Bi^O^ a 15 až 30 % hmotnostními meta-boritanů olovnatého .

Tato pokovovací suspenze umožňuje zásadní řešení vodivého preparátu s vysokou přídržnosti a stabilitou. Vhodná adhesní složka obstarává vazbu kovové elektrody s peizokeramickým substrátem a odpovídá za přídržnost vodivé vrstvy i za její stabilitu.

Výsledná směs po umletí vykazuje podstatně lepší vlastností než taviva používaná ve stávajících vodivých preparátech. Výhodou je nízká teplota tavení umožňující výpal navrhovaných suspenzí při teplotě kolem 600 °C, tedy o více než 200 °C níže než suspenze používající jako taviva Bi^O^· Tato skutečnost je podstaná při aplikaci pokovovací suspenze na piezokeramice typu PZT. Při teplotách nad 700 °C totiž dochází k degradaci piezoelektrického materiálu, který lze potom jen obtížně zpolarizovat, nebot se vyskytují průrazy.

Další výhodou je výborná smáčivost povrchu piezokeramiky při slinovací teplotě 600 °C. Smáčivost výrazně zvyšují boritany olova díky své afinitě k piezokeramice.

Vynález bude blíže vysvětlen a popsán v následujících příkladech.

Příklad 1

V příkladu č. 1 bude pro ilustraci znázorněno použití stávající vodivé pasty TT 9 210 na běžném piezokeramickém materiálu. Složení vodivé pasty TT 9 210 je následující:

% hmotnostních koprecipitací sráženého prášku tvořeného 90 hmotnostními díly stříbra a 10 hmotnostními díly palladia, 10 % hmotnostních taviva tvořeného 4 hmotnostními díly Bi₂°3 ^a1 hmotnostním dílem Cd(BO₂>₂ a 10 % hmotnostních lakové složky.

Prototypová serie ultrazvukových van s piezokeramickými měniči přestala fungovat po 50 hodinách provozu. Bylo zjištěno vysokofrekvenční rušení, jehož příčinou byla popraskaná elektroda tvořena z vodivé pasty TT 9 210.

Následující tabulka ukazuje přehled přídržnosti elektrody vytvořené výpalem pasty TT 9 210 na piezokeramice.

Tabulka 1 Mechanické vlastnosti elektrody TT 9 210 na běžných piezokeramických substrátech PKM 15

AA (1) /MPa/ A/T/ C /%/

PKM 15A až 35

0,3 až 0,7 až 25

A (1) - hodnota přídržnosti 1. den po výpalu

AA/T/ - relativní změna přídržnosti po temperaci 140 °C/48 hodin C - relativní změna přídržnosti za dekádu

Je vidět, že po teplotní temperaci nebo po dlouhodobém skladování měničů poklesne přídržnost elektrod až o 2/3 počáteční hodnoty. V této malé stabilitě spočívají obtíže při náročných výkonových aplikacích.

Příklad 2

V tomto příkladě bude znázorněno použití vodivé pasty dle vynálezu na tomtéž substrátu. Funkční vzorky vodivých suspenzí podle vynálezu byly připraveny mletím všech surovin s vodou při následujícím procentuálním zastoupení:

1. Tavivo (adhesní složka)

a)	33,1	hmot.	%	^V2°5
b)	40,6	hmot.	%	PbO
c)	1,2	hmot.	%	Bi₂°₃
d)	25,1	hmot.	%	Pb(BO)

2. Stříbro práškové

3. Organický nosič a rozpouštědla

4. Voda

Suroviny byly mlety v kulovém mlýnku o připraveny 3 suspenze (označené AT 21).

2,1 hmot. % hmot. %

35,0 hmot. %

11,9 hmot. % objemu 1 litr po dobu 75 hodin. Celkem byly

V tabulce 2 je uveden přehled mechanických vlastností elektrod připravených výpalem této suspenze na piezokeramickém materiálu při teplotě 600 °C s výdrží 30 minut. Symbolika <i je stejná jako v tabulce 1.

Tabulka

Mechanické vlastnosti elektrody označené AT 21 na substrátech PKM 15 A

A(l)/MPa/

AA/T/

PKM 15 A 33 až 35 0,00 až 0,08 0 až 5

Suspenze AT 21 byla připravena jako stříkací vodní suspenze. Oproti jiným vodivým preparátům má vysokou přídržnost, ale zejména vysokou stabilitu přídržnosti. Elektroda je odolná vůči působení teplot do minimálně 140 °C a spolehlivě snáší i dynamický provoz měničů.

Vzhledem k dobrým mechanickým i elektrickým vlastnostem je možné využít tuto pokovovací suspenzi i na jiných substrátech než jsou substráty piezokeramické.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Pokovovací suspenze pro vytváření elektrod zejména na piezoelektrických rezonátorech tvořená 48 až 55 % hmotnostními práškového stříbra, 33 až 37 % hmotnostními organických nosičů a rozpouštědel a 4 až 17,5 % hmotnostními vody, vyznačená tím, že dále obsahuje 1,5 až 4 % hmotnostní adhezní složky tvořené 32 až 41 % hmotnostními oxidu vanadičného, 25 až 41 % hmotnostními oxidu olovnatého, 1 až 18 % hmotnostními oxidu vismutitého a 15 až 30 % hmotnostními metaboritanu olovnatého.