DE2113777A1

DE2113777A1 - Conductor compositions for hybrid circuitsha - metal content

Info

Publication number: DE2113777A1
Application number: DE19712113777
Authority: DE
Inventors: Woulbroun John Michael; Mason Daniel Wolfe
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1971-03-22
Filing date: 1971-03-22
Publication date: 1972-10-05

Abstract

The conductor compsn. comprises >=15 vol.% each of mock Pd particles and Au particles, 5-50 mu in size, embedded in at least 12 vol.% glass binder. The mock Pd particles have a skin of Pd and/or Rh on a core not of precious metal (pref. an inert non-metal) which is solid at the skin sintering temp. Fine Au particles are pref. but mock Au particles having a non precious metal core may be used. The compsn. has properties comparable with Pd/Au compositions, but uses 60% less Pd.

Description

Leiterzusammenssetzung für Hybrid-Schaltungen Die erfindung betrifft Leiterzusammensetzungen zur Verwendung in elektrischen Schaltungen, welche auf keramische Körper aufgebrannt werden. Genauer gesagt, betrifft sie Leiterzusammensetzungen, die besonders zur Herstellung von Verbindungen zu oder zwischen aufgebrannten Schaltungsbestandteilen, die auf Edelmetall und Nicht-Edelmetall und Oxyd aufgebaut sind, und die selbst im Gebrauch aufgebrannt werden, geeignet sind, und verbesserte auf Palladium aufgebaute Widerstandsverbindungen. Conductor Composition for Hybrid Circuits The invention relates to Conductor compositions for use in electrical circuits based on ceramic Body get seared. More precisely, it concerns conductor compositions, which are especially used to establish connections to or between burned-on circuit components, which are based on precious metal and non-precious metal and oxide, and which themselves burned in use, are suitable, and improved based on palladium Resistance Connections.

Aufgebrannte Widerstandsteile sind heute weithin bekannt. Sie werden durch Aufdrucken einer Zusammensetzung aus Palladium und einem glasigen Binder, wie sie in der US-Patentschrift 2 942 540 beschrieben ist, oder der Palladium oder Rhodium-Oxyd-Zusammensetzung nach der US-Patentschrift 3 052 573, in einem gewünschten Iluster auf einen keramischen dielektrischen Körper oder Unterlage aufgebracht und dann aufgebrannt, um die Zusammensetzung mit dem dielektrischen Körper zu verbinden.Burned-on resistor parts are widely known today. you will be by printing a composition of palladium and a glassy binder, as described in US Pat. No. 2,942,540, or the palladium or Rhodium oxide composition according to US Pat. No. 3,052,573, in a desired one Iluster on a ceramic dielectric body or base upset and then fired to bond the composition to the dielectric body.

Solche aufgebrannten Widerstände müssen mit anderen elektrischen Teilen verbunden werden, z. b'.mit Kondensatoren.Such burned-up resistors need to be connected to other electrical parts be connected, e.g. b'.with capacitors.

Silberhaltige Leiterzusammensetzungen haben sich als nicht voll befriedigend zur Herstellung solcher Verbindungen erwiesen, weil das aufgebrannte Silber dazu neigt, zu wandern, insbesondere in feuchter Atmosphäre, und Silber führt zu einer beträchtlichen Gasentwicklung in Gegenwart von Palladium.Silver-containing conductor compositions have not proven to be entirely satisfactory Proven to produce such connections, because the burned-on silver is added to it tends to migrate, especially in a humid atmosphere, and silver leads to one considerable gas evolution in the presence of palladium.

Aufgebrannte Leiterzusammensetzungen auf Basis von Platin-Gold-Pulvern in einem glasigen Binder slnd besser als die silberhaltigen, da sie nicht wandern und keine Gasentwicklung geben, aber sie sind teuer und haben ein deutlich zutage tretendes elektrisches Rauschen in Schaltungen gezeigt und haften unzureichend am Substrat bohne auch bei sehr hohen Temperaturen aufzubrennen.Burned-on conductor compositions based on platinum-gold powders in a glassy binder are better than those containing silver, since they do not migrate and give no gas development, but they are expensive and have a clearly visible effect stepping electrical noise shown in circuits and insufficiently adhere to The substrate has to be burnt open even at very high temperatures.

Mischungen von Palladium und Goldpulver in einem glasigen Binder sind besser als die Platin-Gold-Einderzusammensetzungen, weil Palladium etwas billiger als Platin ist und bei etwas niedrigeren Temperaturen aufbrent; abhängig vom Bindersystem erzeugt es Verbindungen, die mit. pallaclium-haltigen Widerstanc!szusammensetzungen sehr verträglich sind. In diesen Zusammensetzungen tragen Gold und Palladium zu den physikalischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften bei. Die chemischen und elektrischen Eigenschaften der Edelmetalle sind bemerkenswert und für die Dickfilm-Technik unerläßlich, da sic langsam reversibel bei der Einbrenntemperaturen an Luft oxidieren und zu den besten elektrischen Leitern gehören. Andererseits haben die Edelmetalle reine sehr hohe Festigkeit.Mixtures of palladium and gold powder are in a glassy binder better than the platinum-gold compound, because palladium is a little cheaper than platinum and burns up at slightly lower temperatures; depending on the binder system it creates connections with. pallaclium-containing resistance compositions are very tolerable. In these compositions, gold and palladium contribute the physical, chemical and electrical properties. The chemical and electrical properties of the precious metals are remarkable and relevant to the thick film technique indispensable, as they slowly and reversibly oxidize at the stoving temperatures in air and are among the best electrical conductors. On the other hand, the precious metals have pure very high strength.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Festigkeit der Edelmetallbestandteile der leitenden und mit Widerstand behafteten Dickfil# Zusammensetzungen zu verbessern, wobei die chemischen und physikalischen Eigenschaften der bekannten Edelmetallzusammensetzungen erhalten bleiben sellen. Außerdem sollen auf Palladium basierende Widerstands- und Leiter-Zusammensetzungen, Lacke und der gleichen mit wesentlich geringerem Edelmetallgehalt hergestellt werden, um die Kosten der Herstellung von Hybrid-Schaltungen bei Benutzung dieser Zusammensetzung zu senken.The invention is therefore based on the object of increasing the strength of the Precious metal constituents of the conductive and resistive thick fil # compositions to improve, taking the chemical and physical properties of the known Precious metal compositions are retained. They are also said to be on palladium based resistor and conductor compositions, varnishes and the like Much lower precious metal content can be manufactured to reduce the cost of manufacture of hybrid circuits using this composition.

Bei den Zusammensetzungen, die in der US-Patentschrift 3 347 799 beschrieben sind, werden Palladiumpulver und Goldpulver mit Partikelgrößen im Bereich von etwa 0,01 bis 10 @ m mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 0,2 m mit einem glasigen Binder vermischt, so daß der Feststoffanteil 30 Gew.-e beträgt. l11in organisclles Lösungsmittel wird zugefügt, um die Paste siebfähig zu machen, dann wird bei 7600C 10 Minuten gebrannt. Bei dieser Temperatur ist die Reaktion zwischen den Gold- und Palladium-Phasen am geringsten. Das Gold stellt eine weiche metallische Komponente dar, das Palladium eine etwas härtere und die Metallpartikel sind besonders zusammengesintert, um ein durchgehendes, im Glas eingebettetes Netzwerk zu bilden.In the compositions described in U.S. Patent 3,347,799 are palladium powder and gold powder with particle sizes in the range of about 0.01 to 10 @ m with an average particle size of about 0.2 m mixed with a glassy binder, so that the solids content is 30 e amounts to. Organic solvent is added to make the paste sievable then burn at 7600C for 10 minutes. At this temperature is the The least reaction between the gold and palladium phases. The gold represents a soft metallic component, the palladium a somewhat harder one and the Metal particles are specially sintered together to form a continuous layer embedded in the glass To form a network.

Nach den Angaben in diesem Patcnt und den Versuchen der Anmelderin werden die Eigenschaften solcher Edelmetallketten nicht wesentlich verändert, gleichgültig ob die Partikel einen relativ sehr kleinen oder einen verhältnismäßig großen Durchmesser von mehr als 5 µm haben. Aus der theoretischen Analyse des Widerstands einer Kette von Partikeln, die an Berührungspunkten zusammengesintert sind, ist es sofort einleuchtend, daß Cer Widerstand in erster Linie durch die lLontaktpunkte bestimmt wird und relativ unabhängig von dem Körperwiderstand der Partikel ist. Die Fähigkeit der Körper zusammensintern und die Schweißbarkeit der resultierenden Zusammensetzung ist ebenfalls zum großen Teil auf die Oberflächeneigenschaften der Partikel zurück zuführen.According to the information in this patent and the experiments of the applicant the properties of such precious metal chains are not significantly changed, no matter whether the particles have a relatively very small or a relatively large diameter of more than 5 µm. From the theoretical analysis of the resistance of a chain of particles that are sintered together at points of contact, it is immediately obvious that the resistance is primarily determined by the contact points and relatively is independent of the body resistance of the particles. The ability of the bodies to sinter together and the weldability of the resulting composition is also great part due to the surface properties of the particles.

Die weiter vorn aufgezeigte Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch Einsetzen von mit Edelmetallen überzogenen Partikeln gemischt mit glasigem Binder, mit oder ohne anderen Partikeln. Die Kerne der überzogenen Partikel können aus einem harten Material sein, welches elektrisch nicht leitend it, oder können aus einem Metall sein, selbst einem relativ weichen Metall, wie Kupfer. BevorzWt wird, daß einige der Partikel in einer gegebenen ksammensetzung einen relativ weichen Kern haben, was eine Hilfe zur Bildung guter Kontakte beim Sintern darstellt. Eine Leiterzusammensetzung gemäß der Erfindung kann aus einem Pulver bestehen, das weniger als 8% Palladium das auf eine etwa gleiche Gew.-%-Menge von Aluminiumpartikeln einer durchschnittlichen Größe von etwa zum (0,1 bis 10 m) aufgebracht ist, vermischt mit einem Pulver von weniger als 30 Gew.-% Gold auf etwa 30 Gew.-% Kupfer aufgalvanisiert, enthält, der Rest von 24 % Feststoffgehalt besteht aus einer geeigneten Glasfritte.The above-mentioned object of the invention is achieved by using particles coated with noble metals mixed with a vitreous binder, with or without other particles. The cores of the coated particles can be made of a hard material which is not electrically conductive, or can be made of a metal, even a relatively soft metal such as copper. It is preferred that some of the particles in a given composition have a relatively soft core which will aid in making good contacts during sintering. A conductor composition according to the invention can consist of a powder containing less than 8% palladium which is applied to an approximately equal weight percent amount of aluminum particles an average size of about (0.1 to 10 m), mixed with a powder of less than 30 weight percent gold to about 30 weight percent Electroplated copper, the remainder of 24% solids content consists of a suitable glass frit.

Duron geeignete Wahl der verstärkenden Kernmaterialien können auf Edelmetall aufgebaute Leiter mit einem gewünschten Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt werden, der entweder kleiner oder größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient der bekannten Widerstände, die bis zu 90 Gew.- Edelmetalle in ihrer Zusammensetzung haben und Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, die für Aluminiumoxyd akzeptabel snd, nicht aber für Berrylliumoxyd oder Bariumtitanat oder andere Substratmaterialien, die für die Dickfilm-Schaltugstechniir von Interesse sind und besonders niedrige bzw. hohe Wärmungsausdehnungskoeffizienten haben.Duron suitable choice of reinforcing core materials can be based on Precious metal constructed conductor with a desired Coefficient of thermal expansion be produced, which is either smaller or larger than the coefficient of thermal expansion of the well-known resistances, the up to 90 wt .- precious metals in their composition and have coefficients of thermal expansion that are acceptable for aluminum oxide snd, but not for beryllium oxide or barium titanate or other substrate materials, of interest for thick film circuit technology and particularly low ones or have high coefficients of thermal expansion.

Durch die Erfindung werden Zusammensetzungen geschaffen, die zur Bildung von Schaltbildern, die ein geringes Geräusch, gute Haftfestigkeit und Lösbarkeit besitzen und die gegenüber Rissebildung unter thermischer BeansDruchung bessere Widerstandsfähigkeit aufweisen.The invention provides compositions that can be used to form of circuit diagrams that have low noise, good adhesive strength and releasability and which are better than cracking under thermal stress Have resilience.

Die-Erfindung und die Vorteile, zu der sie führt, wird nun im einen beschrieben, wobei auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird, von denen zeigen: Fig. 1 ein übertriebenes und vergrößertes Querschnittsbild durch einen aufgebrannten Widerstand bekannte r Ar-t aus Palladium-Silber-Palladiumoxyd-Glas.The invention and the advantages it leads to are now combined in one with reference to the accompanying figures, of which: 1 shows an exaggerated and enlarged cross-sectional image through a burned-out Resistance known r Ar-t made of palladium-silver-palladium oxide glass.

Fig. 2 ein übertriebenes und vergrößertes Querschnittsbild durch einen aufgebrannten Leiter bekennter Art aus Dalladium-Gold-Glas.Fig. 2 is an exaggerated and enlarged cross-sectional image through a Burned-on ladder of a well-known type made of dalladium gold glass.

Fig. 5 ein übertriebenes und vergrößertes Querschnittsbild durch eine Struktur eines Leiters nach. der Erfindung aus Palladium#Palladiumoxyd-Glas.5 shows an exaggerated and enlarged cross-sectional image through a structure of a conductor according to FIG. the Invention of palladium # palladium oxide glass.

Fig. 4 ein Übertriebenes und vergrößertes Querschnittsbild durch einen erfindungsgemäßen aufgebrannten Leiter aus Palladium-Gold.Fig. 4 is an exaggerated and enlarged cross-sectional image through a burned-on conductors made of palladium-gold according to the invention.

Fig. 5 ein dreiachsiges Diagramm, das verarbeitbare Verhältnisse des Systems Palladium-Gold (oder ein anderes Metall) als reine Metallpartikel und "falsche Metallparikel"nach der Erfindung großer und kleiner Teilchengröße zeigt.Fig. 5 is a three-axis diagram showing processable ratios of the Systems palladium-gold (or any other metal) as pure metal particles and "false Metal particles "according to the invention shows large and small particle size.

Fig. 6 einen Teil der Fig. 5 vergrößert und Fig. 7 ein Fig.1 zeigt einen Widerstand 10 bekannter Art, der auf ein Substrat 11 aufgebrannt ist und aus Palladium-Metallpartikeln 12, Palladiumoxydpartikel 13 und Silberpartikel 14, eingebettet in einem Glasbinder 16, besteht. Die mit einem Binder aus feingemahlenem Glaspulver, genannt Fritte, vermischten Partikel werden in einem organischen Lösungsmittel dispergiert, das, nachdem die Zusammensetzung auf sein Substrat 11 aufgebracht ist, verdampft. Die Zusammensetzung wird dann bei einer Temperatur gebrannt, die über der Hi emperatur der Fritte aber unter dem SchmelzptzRt von Palladium und Silber liegt. Unter diesen Umständen bildet sich ein dünner Palladiumoxydfilm, im wesentlichen PdO, das sich an den Kontaktpunkten 18 zwischen Palladiumpartikeln und Silberpartikeln bildet. Dieses Oxyd entsteht im Temperaturbereich von 300 bis 750 0C und über dieser Temperatur reduziert es langsam zum Metall. Es ist ein stabiles, widerstandesfähiges Material und der resultierende aufgebrannte Widerstand kann unterschiedliche Werte haben, abhängig von der Zusammensetzung Palladium oxyd, Palladium, Silber und Fritte und dem Aufbrannzyklus. lier ist von Bedeutung, daß der Widerstand der Verbindungspunkte sehr viel höher ist, als der Körperwiederstand sowohl der Palladiumpartikel als auch der Silberpartikel.FIG. 6 shows a part of FIG. 5 on an enlarged scale, and FIG. 7 shows an enlarged view 1 shows a resistor 10 of a known type which is burned onto a substrate 11 and consists of palladium metal particles 12, palladium oxide particles 13 and silver particles 14 embedded in a glass binder 16. The particles mixed with a binder made from finely ground glass powder, called a frit, are dispersed in an organic solvent which, after the composition has been applied to its substrate 11, evaporates. The composition is then fired at a temperature above that Hi temperature but the frit is below the melting point of palladium and silver. Under these circumstances, a thin film of palladium oxide, essentially PdO, is formed, which is formed at the contact points 18 between the palladium particles and the silver particles. This oxide forms in the temperature range from 300 to 750 0C and above this temperature it slowly reduces to metal. It is a stable, resilient material and the resulting fired resistance can have different values, depending on the composition of palladium oxide, palladium, silver and frit and the firing cycle. What is important here is that the resistance of the connection points is much higher than the body resistance of both the palladium particles and the silver particles.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration sind Palladiummetallpartikel 22 und Goldpartikel 24 in einem Glasbinder 26 eingebettet. Auf deem Substrat 11 bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Goldes aufgebrannt, findet Oberflächen- und IIasse-Diffusion an den Partikelkontaktstellen 25 statt.In the configuration shown in Figure 2, palladium is metal particles 22 and gold particles 24 embedded in a glass binder 26. On the substrate 11 when fired at a temperature below the melting point of gold, surface and Iasse diffusion takes place at the particle contact points 25.

Diese Diffusionsgebiete sind sehr klein in der Fläche und, obwohl niedrig im Widerstand, verteilt sich im -en wesentlich/ der ganze Widerstand des Netzwerkes der untereinander verbundenen Körper. Wenn man die Palladium-und Gold-Partikel aushöhlen könnte, würde es eine nur sehr kleine Veränderung im Widerstand geben.These diffusion areas are very small in area and, though low in resistance, is distributed in the -en essentially / the entire resistance of the Network of interconnected bodies. If you look at the palladium and gold particles could erode, there would be very little change in resistance.

Während es praktisch nicht durchführbar ist, die Metallpartikel auszuhöhlen, kann man Palladiummetall auf kleine Partikel aus Aluminiumoxyd oder dergleichen von unterinander gleicher Größe, abscheiden.While it is not practically feasible to hollow out the metal particles, one can use palladium metal on small particles of aluminum oxide or the like of the same size as one another.

Fig. 3 zeigt die Bildung eines Widerstandes unter Verwendung eines Schein-tßPalladiums. Die Partikel 31 aus falschem Palladium haben Kerne 32 aus Aluminiumoxyd und Häute 33 aus Palladium; sie sind mit Silberpartikeln 34 vermischt und verbunden. Außer dem sind noch Partikel 35 vorhanden, ursprünglich "Schein"-Palladium, welche oxydiert sind, so daß die Häute 36 im wesentlichen Palladiumoxyd PdO sind. Ohm'schen Widerstand habende Verbindungspunkte 37 sind zwischen den partikelngebildet, das ganze ist in einer glasigen Matrix eingebettet.Fig. 3 shows the formation of a resistor using a dummy tβ-palladium. The particles 31 made of false palladium have cores 32 made of aluminum oxide and skins 33 made of palladium; they are mixed and bonded with silver particles 34. In addition, there are still particles 35, originally "sham" palladium, which are oxidized so that the skins 36 are essentially palladium oxide PdO. Connection points 37 having ohmic resistance are formed between the particles, the whole is embedded in a vitreous matrix.

Die Struktur in Fig. 4 zeigt eine hoch leitfähige Zusammensetzung, in welcher zwei Arten vonSchein-Palladium mit drei Arten von Schein-Gold-vermischt sind, um den gewunschten Wärmeausdehnwlgskoeffizienten und die gewünchte Lötbarkeit zu erhalten.The structure in Fig. 4 shows a highly conductive composition, in which two kinds of bogus palladium mixed with three types of bogus gold are to the desired coefficient of thermal expansion and the desired solderability to obtain.

Die Partikel 1 haben Aluminiumoxydkerne und Palla- diumhäute, die Partikel 40 haben Berylliumoxydkerne 41 und Palladiumhäute 42. Die Partikel 44 haben Kupferkerne 45 und Goldhäute 46. Die Partikel 47 haben Keramikkerne 48, dielektrische Zwischenschichten 49 aus Kupfer und Goldhäute 50. Das ganze ist in einer glasigen I-latrix 51 zusammengesintert.The particles 1 have aluminum oxide cores and palladium dium skins, the particles 40 have beryllium oxide cores 41 and palladium skins 42. The particles 44 have copper cores 45 and gold skins 46. The particles 47 have ceramic cores 48, dielectric intermediate layers 49 made of copper and gold skins 50. The whole is sintered together in a glassy I-latrix 51.

Nach dem Sindern haben sich Bindungen niedrigen Widerstands zwischen den sich berührenden Goldhäuten und an den Berührungspunkten von Gold- und Palladium häuten gebildet, während Verbindungen relativ hohen Widerstands bei benachbarten Palladiumhäuten entsteilen.After Sindern, bonds have low resistance between the touching gold skins and at the contact points of gold and palladium to skin formed while connections of relatively high resistance in adjacent palladium skins divide.

Da Zusammensetzungen mit hohem Widerstand bleibenden hohen Widerstand haben sollen, wird falsches Palladium mit nichtleitendem Kern (in einem Ausmaß, daß dies zu einem hohen Widerstand führt) vor den reinen Palladiumpartikeln bokannter art bevorzugt. Wenn jedoch erwünscht, könnte auch eine andere Art falschen Palladiums gemacht werden, nämlich durch Ab scheiden von Palladium auf einen netalliscnen Kern aus z. B.As high resistance compositions remain high resistance should have, false palladium with a non-conductive core (to the extent that that this leads to a high resistance) before the pure palladium particles kind preferred. However, another type of false palladium could be used if desired be made, namely by depositing palladium on a metal core from z. B.

Nickel oder Kupfer. Wenn ein niedriger Wärme-ausdehnungskoeffizient erhalten bleiben soll, sind Kerne aus Aluminiumoxyd oder Berylliumoxyd zu bevorzugen.Nickel or copper. When a low coefficient of thermal expansion should be preserved, cores made of aluminum oxide or beryllium oxide are to be preferred.

Im Fall von Schein-Gold wird ein Kern aus Lötbarem Metall bevorzugt, der bei der Sintertemperatur nicht schmilzt; vorzugsweise ist der Kern nicht aus Silber wegen der erwähnten Schwierigkeiten mit diesem Metall. In the case of sham gold, a solderable metal core that does not melt at the sintering temperature is preferred; preferably the core is not made of silver because of the difficulties mentioned with this metal.

Es ist gefunden worden, daß die Goldpartikel zur Lötbarkeit des fertigen Leiters beitragen. Wenn zu wenig Gold auf der Oberfläche des Leiters freiliegt, wird es im Lötmittel gelöst, und die Haftfestigkeit wird schlecht sein, wenn das unter dem Gold befindliche Material, das durch das Lösen des Goldes freigelegt wird, nicht lötbar ist. Mit Bezug auf die Partikel 44 mit Kupferkern jedoch, ist das durch Lösen von Gold im Lötmittel freiliegende Metall Kupfer, und daher ist eine kleinere Menge Gold erforderlich, als es bei einem Kern aus Aluminiumoxyd der Fall wäre. Falsches Gold mit einem Kupferkern hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der etwa zweimal so groß ist, als der eines falschen Goldes mit Aluminiumoxydkern. Reines Gold hat auch einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der größer ist als der von Aluminiumoxyd. Da Scheingold nahezu die Hälfte des Volumens des fertigen Leiterkörpers einnehmen kann, kann es in solchen Fällen schwierig sein, die übermäßige Ausdehnung des Goldes durch die anderen Bestandteile zu kompensieren.It has been found that the gold particles contribute to the solderability of the finished Contribute leader. If too little Gold on the surface of the conductor exposed, it will be dissolved in the solder, and the adhesive strength will be poor, when the material under the gold that is exposed by the dissolving of the gold is not solderable. With respect to the copper core particles 44, however, the metal exposed by dissolving gold in the solder is copper, and therefore is a smaller amount of gold is required than would be required for an aluminum oxide core Case would be. Fake gold with a copper core has a coefficient of thermal expansion, which is about twice as large as that of a fake gold with an aluminum oxide core. Pure gold also has a coefficient of thermal expansion that is greater than that of aluminum oxide. Because Scheingold almost half the volume of the finished conductor body In such cases it can be difficult to take the excessive stretch to compensate for the gold by the other components.

Wärmebeanspruchung wird durch kalten Fluß im Metall-gemildert. Wenn eine bessere Anpassung erforderlich ist, kann Gold eines sehr viel niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizientens hergestellt werden, nämlich durch Verwendung ei» Berylliumoxydkerns und durch Mischen mit anderen 48 Partikeln. Die Partikel 47 z.B. sind um innere Kerne/aus Berrlliumoxvdpartikel durchgehend gleichen Durchmessers von etwa zum gebildet. Darüber ist eine Schicht Kupfer von 1/2µm abgeschieden und darauf eine Schicht Gold einer Dicke von 1/10 eines teil. Das zusammengesetzte Partikel ist nur zu etwa 1/4 seines Volumens aus Gold und hat einen Wä.rmeausdehnungskoeffizienten, der etwa den des Goldes selbst entspricht. Als weiteres Beispiel seien die Partikel 52 genannt; sie bestehen aus einer 1/2/tin dicken Goldhaut um einen Kern aus Berylliumoxyd eines Durchmessers von 2/( m; sie sind nur zu 50C6 aus reinem Gold, haben aber einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von nahe dem des Aluminiumoxyds. Thermal stress is mitigated by cold flow in the metal. If better matching is required, gold of a much lower coefficient of thermal expansion can be made by using a beryllium oxide core and mixing it with other 48 particles. The particles 47, for example, are formed around inner cores / from beryllium oxide particles of the same diameter throughout, from approximately to. A layer of copper of 1/2 µm is deposited on top and on top of it a layer of gold with a thickness of 1/10 of a part. The composite particle is only about 1/4 of its volume made of gold and has a coefficient of thermal expansion that roughly corresponds to that of the gold itself. The particles 52 may be mentioned as a further example; They consist of a 1/2 / tin thick skin of gold around a core of beryllium oxide with a diameter of 2 / (m; they are only 50C6 made of pure gold, but have a coefficient of thermal expansion close to that of aluminum oxide.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß eine Vielzahl von verschiedenen Partikeln und Verhältnissen der Bestandteile untereinander möglich ist, um Zusammensetzungen mit verschiedenen elektrischen Leitfähigkeiten. Wärmeausdehnungskoeffizienten und Haftfestigkeiten an verschiedenartigen Substratmaterialien herzustellen. Es ist auch ersichtlich, daß die Verhältnisse, mit denen gearbeitet werden kann, bei einer bestimmten minimalen Hautdicke beginnen und zu irgendeiner größeren Hautdicke gehen, wenn das Substrat so. gewählt ist, daß es mit dem resultierenden Wärmeausdehnungskoeffizienten vereinbar ist. Es ist gefunden worden, daß die Volumenprozentgröße falschen Goldes und falschen Palladiums, die zur Erreichung einer bestimmten Lötbarkeit erforderlich ist, größer ist als die Volumenprozentgröße von Partikeln aus reinem Gold und jenem Palladium. Partikel, die zu 20 Volumen-% aus Edelmetall bestehen waren nur halb so wirksam bezüglich Lötbarkeit. Anstelle einer scheinbaren Einsparung von 80% Edelmetall beträgt in der Praxis beim gegenwärtigen Stand der Technik die Einsparung nur 60%.From the foregoing it can be seen that a variety of different Particles and ratios of the constituents among themselves is possible to make compositions with different electrical conductivities. Coefficient of thermal expansion and Establish adhesive strengths on various types of substrate materials. It is also evident that the conditions with which one can work with a start with a certain minimum skin thickness and go to any greater skin thickness, if the substrate so. it is chosen that it is with the resulting Thermal expansion coefficient is compatible. It has been found that the volume percentage false gold and false palladium needed to achieve a certain solderability required is greater than the volume percent size of particles of pure Gold and that palladium. Particles that consist of 20% by volume of precious metal were only half as effective in terms of solderability. Instead of an apparent saving of 80% precious metal is in practice with the current state of the art Savings only 60%.

Da Materialien, die die Leitfähigkeit des aufgebrannten Leiters nicht beeinflussen, den größeren Teil der Zusammensetzung ausmachen, und da diese Materialien, die den Kern und den Binder darstellen, aus Metallen oder Oxyden zusammengestellt und ausgewählt werden können, welche entweder von niedriger oder hoher Dichte sind, sind Geiichtsprezentangaben ein unzuverlässiger Anhaltspunkt für den Edelmetallgehalt in diesen Zusammen#etzungen.Because materials that do not affect the conductivity of the burned-on conductor affect the greater part of the composition, and since these materials, which represent the core and the binder, composed of metals or oxides and can be selected which are either low or high density, the reference percentages are an unreliable indication of the precious metal content in these compositions.

Da eine gegebene Dicke der Haut auf einen größeren Gewichts- und Volumenanteil an kleineren Partikeln gegenüber größeren Partikeln hinauslauft, ist eine Gruppe von Drei-Koordinat-Karten notwendig, um die bevorzugten und brauchbaren Verhältnisse darzustcllen. 3ei Widerstandszusammensetzungen ist eine solche Gruppe für jeden Widerstandswert erfordersich. Unter diesen Umständen hören diese Diagramme auf eine Hilfe darzustellen.Since a given thickness of the skin has a greater proportion of weight and volume on smaller particles runs out against larger particles, A group of three-coordinate maps is necessary to make the preferred and usable ones To depict relationships. 3ei resistor compositions is one such group for each resistance value is required. In these circumstances hear these diagrams to represent a help.

Für Leitfähige Zusammensetzungen würde es ein dreiaxiales Diagramm für jede gewählte Mischung von Schein-Gold- und Schein-Palladium in einer Leiterzusammensetzung geben. Aus der Prüfung der typischen dreiaxialen Diagramme können die Trends mit Änderungen in der Partikelgröße abgeschätzt werden.For conductive compositions it would be a three-axis diagram for each chosen mix of mock gold and mock palladium in a conductor composition give. From examining the typical three-axis graphs, the trends can be identified with Changes in particle size can be estimated.

Fig. gibt den A-B-C-D-E-Umriß der brauchbaren Mengenverhältnisse von Zusammensetzungen bestehend aus Palladiumpulver, Goldpulver und Matrix, wie in der t 3 347 7?9 beschrieben, wieder.Fig. Gives the A-B-C-D-E outline of the useful proportions of Compositions consisting of palladium powder, gold powder and matrix, as in the t 3 347 7? 9 described, again.

Das Sernent AB schreibt den minimalen Gehalt an Palladium für Kontakt mit zur Palladium basierenden Widerständen vor. Das Segment CD ist die Grenzc der Binderzusammensetzung, bei mindestens (s- Volumen-%. Das Segment AS ergibt den minimalsten Goldgehalt für gute Lötbarkeit, 30 Volumen-%, an. Das nah bleibende Hauptsegment DC ist die praktische obere Grenze für den Palladiumgehalt, über welchem der spezifische Widerstand schnell über die praktische Grenze für Leiter steigt, die 0,1 Ohm/9,29 dm²/0.0254 mm Dicke beträgt.The Sernent AB writes the minimum content of palladium for contact with resistors based on palladium. The CD segment is the boundary Binder composition, with at least (s- volume-%. The segment AS gives the minimum Gold content for good solderability, 30% by volume, at. The one that stays close Main segment DC is the practical upper limit for the palladium content above which the specific resistance quickly rises above the practical limit for conductors, which is 0.1 ohm / 9.29 dm2 / 0.0254 mm thickness.

Zusammensetzungen mit mehr Palladium und weniger würden Gold als Widerstandszusammensetzungen / geeignet sind sein, sie würden aber nicht lötbar sein,uncl/aaher für Zwischenverbindungen nicht geeignet.Compositions with more palladium and less would be gold than resistor compositions / would be suitable, but they would not be solderable, and therefore for interconnections not suitable.

Der Umriß ABCDE kann auch als Begrenzung der Zusammensetzungen von Schein-Palladium, Schein-Gold und einem Binder angesehen werden, wenn die Schein-Materialien zu 100% wirksam wären. Für Zusammensetzungen, in welchen Scheingold und Scheinpalladium ganz oder teilweise durch festes Metall ersetzt wird, sind die resultierenden Volumen-%-Anteile von Palladium und-Gold wesentlich reduziert.The outline ABCDE can also be used as a delimitation of the compositions of Sham palladium, sham gold and a binder are considered when making the sham materials would be 100% effective. For compositions in which sham gold and sham palladium is completely or partially replaced by solid metal, the resulting volume percentages are significantly reduced by palladium and gold.

Zwei Beispiele sind aufgetragen. In einem, durch den Umriß HIJk wiedergegeben, haben die Scheingoldpartikel weitgehend Durchmesser von 0,6µm, wobei die Haut eine Tiefe von 0,02µm hat und die Partikel zu 19 Volumen-% aus Gold und zu 61 Volumen-% aus Kupfer bestehen; und die Partikel aus falschem Palladium haben durchweg einen Durchmesser von 0,3 m mit einer Palladitunhaut einer Dicke von ebenfalls 0,02µm, und diese Partikel bestchen zu 35 Volunen-J aus Palladium und zu 65 Volumen-% aus Aluminiumoxyd. Diese Partikel sind praktisch die kleinsten besdhichteten Partikel. Bei noch kleineren Partikeln ist die Einsparung an Edelmetall klein und die Kosten ihrer Herstellung größer.Two examples are given. In one, represented by the outline HIJk, the sham gold particles have a diameter of 0.6 µm, with the skin being a Depth of 0.02 µm and 19 volume% of the particles are gold and 61 volume% are made of copper; and the false palladium particles consistently have one Diameter of 0.3 m with a palladium skin also 0.02 µm thick, and these particles bribe 35 Volunen-J from palladium and to 65% by volume of aluminum oxide. These particles are practically the smallest coated Particles. With even smaller particles, the saving in precious metal is small and the cost of their manufacture is greater.

Als Beispiel für eine Zusammensetzung mit relativ großen falschen Partikeln ist der Umriß PQRS (in Fig. 5 mit 55 bezeichnet) gebracht; der Umriß zeigt die Edelmetall-verhältnisse, wenn mit Schein-Goldpartikeln eines Durchmessers von etwa 6µm m mit einer 0,05«m m dicken Haut und Schein-Palladiumpartikeln eines Durchmessers von zum mit einer Haut von nur 1/20 eines,tcm vermischt ist. Diese Partikel enthalten nur 5 Volumen-% Gold und 10 Volumen-% Palladium.As an example of a composition with relatively large wrong Particles are given the outline PQRS (designated 55 in FIG. 5); the outline shows the precious metal ratios, if with sham gold particles of a diameter of about 6 µm with a 0.05 µm thick skin and pseudo palladium particles of one diameter from to is mixed with a skin of only 1/20 of a, tcm. These particles contain only 5 volume% gold and 10 volume% palladium.

Fig. 6 zeigt einen Teil der Fig. 5 vergrößert zur Zusammensetzungen, die nicht mehr als 20 Volumen-% Gold und Palladium zusammen enthalten.Fig. 6 shows a part of Fig. 5 enlarged for compositions, which contain no more than 20% by volume of gold and palladium together.

Fig. 7 ist ein weiterer vergrößerter Teil der Fig. 5 für Zusammensetzungen, die nicht mehr als 10 Volumen-% Gold und Palladium zusammen enthalten, zusätzlich zum Umriß PQRS verlötbare Zusammensetzungen mit spezifischen Widerstanden unter 0,1 Ohm/9,29 dm2/0,0254 mm.Fig. 7 is a further enlarged part of Fig. 5 for compositions, which contain no more than 10% by volume of gold and palladium together, in addition to outline PQRS solderable compositions with resistivities below 0.1 ohm / 9.29 dm2 / 0.0254 mm.

Der Umriß UPSRV umschließt die Zusam-n.ense tzungen mit größerem Widerstand und Mangel an Lötfähigkeit der Zusammensetzungen, die mehr Schein-Gold enthalten. Diese Zusammensetzungen, welche bis zu 75 Volumen-% chein-Blladiumpartikel eines Durchmessers von zum enthalten können, enthalten weniger als 7,5 Volumen-% Palladiummetall. Der resultierende spezifische Widerstand hängt sowohl von der Zusammenstzung als auch von der Einbrennbehandlung ab.The outline UPSRV encloses the compounds with greater resistance and lack of solderability of compositions containing more bogus gold. These compositions, which contain up to 75% by volume of chein-lithium particles of a Can contain less than 7.5% by volume of palladium metal. The resulting specific resistance depends on both the composition and the also depends on the stoving treatment.

Es ist bekannt, daß Rhodium ebenso wie Palladium Oxyde bei Erhitzen an der Luft über 300 °C bilden, mit größter Gewichtszunahme in der Nähe von 000; bei Erhitzen auf höhere Temperaturen wird das Oxyd zum Metall reduziert. Es ist gefunden worden, daß Rhodium gleiche Volumenmengen Palladium in Leitern und Widerständen der oben beschriebenen Zusammensetzungen ersetzen kann. Da aber Rhodium teurer ist als Palladium, ist es für die Praxis kein Ersatz für das Palladium.It is known that rhodium, like palladium, oxides when heated Form in air above 300 ° C, with greatest weight gain in the vicinity of 000; when heated to higher temperatures, the oxide is reduced to metal. It is Rhodium has been found to contain equal volumes of palladium in conductors and resistors of the compositions described above. But since rhodium is more expensive as palladium, it is no practical substitute for palladium.

Rhodium ist bekannt dafür, daß es extrem dünne,dichte korrosionsbeständige galvanische Überzüge bildet.Rhodium is known to be extremely thin, dense, corrosion-resistant forms galvanic coatings.

Darüberhinaus hat Rhodium einen viel höherem Schmelzpunkt und einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Palladium(einen etwas niedrigeren als Platin und einen etwas höheren als Aluminiuinoxyd). Demgemäß kann es allein oder in Verbindung mit anderen Edelmetallen benutzt werden, un falsches Slodiumpulver mit sehr geringem Rhodiumgehalt herzustellen. Die Kosten des Iletalls sind dann nicht wesentlich, wenn überhaupt höher als die Kosten für größere Mengen an einem anderen Edelmetall,die zur Erreichung der gleichen Ergebnisse erforderlich wären. Widerstandszusammensetzungen, $die weniger als 2 Volumen-% von Rhodium, Palladium, Gol, Platin und Silber zusammen enthalten, und Leiterzusammensetzungen zur Verbindung der Widerstände können mit Erfolg unter Verwendung von falschen Palladiumpulvern hergestellt werden.In addition, rhodium has a much higher melting point and a lower coefficient of thermal expansion than palladium (a slightly lower than platinum and a slightly higher than aluminum oxide). Accordingly can it can be used alone or in conjunction with other precious metals, untrue To produce slodium powder with a very low rhodium content. The cost of the Iletall are then not significantly, if at all higher than the cost of larger quantities on another precious metal necessary to achieve the same results would be. Resistance compositions containing less than 2% by volume of rhodium, palladium, Containing gol, platinum and silver together, and conductor compositions for connection of the resistors can be successfully used using the wrong palladium powders getting produced.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen Beispiele für geeignete Mangenverhältnisse von Palladium und Gold für reine Palladium- und Gold-Partikel, und für relativ große und für relativ kleine Schein-Palladium- und -Gold-Partikel. Bs ist zu ersehen, daß beim Vermischen von Schein-Palladiumpartikeln und Schein-Goldpartikeln @t verschiedenen ijengen reiner Gold- und reiner Palladiumpartikel Widerstandszusammensetzungen hergestellt werden können, die weniger als zwei bis 30 Volumen-% Palladium und 0 bis 67 Volumen-% Gold enthalten. Der Bereich brauchbarer Mengenverhältnisse ist, wie zu ersehen, wesentlich größer, als bisher.FIGS. 5 to 7 show examples of suitable quantity ratios of palladium and gold for pure palladium and gold particles, and for relatively large ones and for relatively small mock palladium and gold particles. Bs can be seen that when mixing sham palladium particles and sham gold particles @t different Resistor compositions are made from pure gold and pure palladium particles that contain less than two to 30% by volume of palladium and 0 to 67% by volume Contain gold. The range of useful proportions is, as you can see, much larger than before.

Die Herstellung der Zusammensetzungen der beschriebenen Art umfaßt zuerst die Herstellung beschichteter Partikel von 3 Typen, welche sind: Type 1 eine Metallschicht auf einen nichtmetallisehen Kern aufgebracht,z. B. Palladium Type II ein Überzug aus einem ersten Metall, das wegen seiner Oberflächeneigenschaften erwünscht ist, über einem zweiten Metall, ausgewählt wegen seiner Masse-Eigenschaften, z. B. Gold auf ILunfer, und Type III ein Metallüberzug, der wegen seiner Oberflächeneigenschaften erwünscht ist, auf einem Partikel des Typs I, das bestimmte zusammengesetzte @asseeigenschaften hat.The preparation of the compositions of the type described comprises first the production of coated particles of 3 types which are: Type 1 one Metal layer applied to a non-metallic core, e.g. B. Palladium Type II a coating of a first metal, which because of its surface properties is desired over a second metal, chosen for its bulk properties, z. B. Gold on ILunfer, and Type III a metal coating, which because of its surface properties It is desirable, on a Type I particle, to have certain compound properties Has.

Der Aufbau eines Systems ist vereinfacht, wenn plastisches Fließen von einigen der Kerne vernachlässigt werden kann. in den gebräuchlicheren Ansätzen sind die Palladiumpartikel kleiner. Es wird bevorzugt, daß das Schein-Palladium ein solches vom Typ I ist mit einem Kern, der bei der Einbrenntemperatur nicht erweicht.The construction of a system is simplified when there is plastic flow some of the nuclei can be neglected. in the more common approaches the palladium particles are smaller. It is preferred that the Sham palladium Type I is one with a core that does not soften at the stoving temperature.

Gläser, die erweichen, können in Widerstandszusammensetzungen benutzt werden, aber ihre Neigung auszubluten verursacht einen Anstieg im spezifischen Widerstand und eine Reduktion der Lötbarkeit, was in Leiterzusammensetzungen zu vermeiden ist.Glasses that soften can be used in resistor compositions but their tendency to bleed causes an increase in resistivity and a reduction in solderability, which is to be avoided in conductor compositions.

Das überziehen der Partikel des Typs I kann ausgeführt werden unter Verwendung von metallorganischer Verbindungen, wie flüssiger Resinate als Quelle für die Metallhaut. Das Kernmaterial kann ein keramisches Material oder ein Glas sein, das die geeigneten Eigenschaften hat. So wird z. B. ein Aluminiumoxydpulver (von der Firma Fisher Scientific Co. in den Handeln gebracht) einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5,4tm in einer Porzellankugelmühle auf eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,25 µm gebracht. g dieses Pulvers werden in 500 g eines Palladium-Resinat-Produktes, das 45 g Palladiummetall enthält (unter der Bezeichnung A-1122 von Engelhardt Industries auf den Itarkt gebracht) dispergier-i;.Coating of the Type I particles can be carried out using organometallic compounds such as liquid resinates as the source of the metal skin. The core material can be a ceramic material or a glass that has the appropriate properties. So z. B. brought an aluminum oxide powder (marketed by Fisher Scientific Co.) with an average particle size of 5.4 µm in a porcelain ball mill to an average particle size of 0.25 µm. g of this powder are dispersed in 500 g of a palladium resinate product containing 45 g of palladium metal (marketed under the name A-1122 by Engelhardt Industries).

Das Resinat wird in einem Porzellantiegel auf eine heiße Platte gestellt und mit einem Propellerrührer mit den Propeller dicht über dem Boden des Tiegels mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 1000 UpM das Aluminiumoxyd so langsam hinzugegeben, daß vollständige De-Agglomeration und Verfestigung der Partikel sichergestellt ist. Dies ist weiter dadurch sichergestellt, daß das lebhafte Rühren eine halbe Stunde lang fortgesetzt wird. Dann wird die Rührgeschwindigkeit auf etwa 200 UpM herabgesetzt und die heiße Platte wird auf eine Oberflächentemperatur von etwa 300 0C gebracht. Bei dieser Temperatur findet Sieden statt mit einer allmählichen Verdickung der Mischung bis sie den Rührer anhält. Die resultierende Masse ist eine verdickte Lösung mit einer gleichmäßigen Verteilung der Partikel durch das Resinat, welches noch nicht vollständig zersetzt ist. Durch weiteres Erhitzen in einem gut belüfteten Ofen wird die Temperaratur langsam auf mindestens 245°C gebracht, wobei alles kohlenstoffhaltiges Material und evtl. zurückgebliebene organische Flüssigkeiten in ein bis zwei Stunden vollständig verbrennen. Der Rückstand ist eine weiche Masse von den gewünschten Partikeln des Typs I, jedes Partikel mit Palladium überzogen. Tijenn die hohe Temperatur zu lange eingehalten wurde oder wenn die Temperatur auf z. B. 550°C angestiegen ist, kleben die Partikel zusammen. Dies muß vermieden werden.The resinate is placed in a porcelain crucible on a hot plate and using a propeller stirrer with the propeller just above the bottom of the crucible with a rotational speed of 1000 rpm the aluminum oxide added slowly enough to ensure complete de-agglomeration and solidification of the particles. This is further ensured by continuing the vigorous stirring for half an hour. Then the stirring speed is reduced to about 200 rpm and the hot plate is brought to a surface temperature of about 300 ° C. At this temperature boiling takes place with a gradual thickening of the mixture until it stops the stirrer. The resulting mass is a thickened solution with an even distribution of the particles through the resinate, which is not yet completely decomposed. The temperature is slowly brought to at least 245 ° C. by further heating in a well-ventilated oven, with all carbonaceous material and any organic liquids remaining burned off completely in one to two hours. The residue is a soft mass of the desired Type I particles, each particle coated with palladium. Tijenn the high temperature has been maintained for too long or when the temperature rises to e.g. B. 550 ° C has risen, the particles stick together. This must be avoided.

Des fertig beschichtete Pulver hat weitgehend das Aussehen und fühlt sich an wie ein Pulver aus reinem Palladium und es wird gehandhabt wie das bisher bekannte Palladiumpulver, wobei Rechnung zu tragen ist, daß die Dicnte des Pulvers bzw. das spezifische Gewicht merklich geringer ist als das von Palladium.The finished coated powder largely has the look and feel feels like a powder made of pure palladium and it is handled as before known palladium powder, taking into account that the thickness of the powder or the specific weight is noticeably lower than that of palladium.

Legierungen ebenso wie reine Metalle können auf diese Weise abgeschieden werden. So ist z. B. eine Legierung von 62,3 Gew.-% Palladium, 32 Gew.-% Silber und 5 Gew.-% Gold auf einem Glaskern abgeschieden worden durch Vermischen der Resinate in geeigneten Verhältnissen, abhängig vom 1-letallgehalt.Alloys as well as pure metals can be deposited in this way will. So is z. B. an alloy of 62.3 wt .-% palladium, 32 wt .-% silver and 5 wt .-% gold was deposited on a glass core by mixing the resinates in suitable proportions, depending on the 1-lethal content.

Zu 40% metallhaltiger Resinatlösung und 60% Glaspulver wurde eine Zusammensetzung, wie folgt, zugegeben: 50 bis 70% Bleioxyd, 12 bis 24 % Siliciumdioxyd, 10 bis 20% Boroxyd, 1 bis 3 % Alluminiumoxyd und 3 bis 10% Kadmiumoxyd. Die resultierenden mit Metallegierung beschichteten Glaspartikel können für Widerstandszusammensetzungen benutzt werden. und eingebrannter Ein durch Siebdruck aufgebrachteter/Widerstand mit einer zusätzlichen Glasmatrix von 15% ergab einen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von 6000 Ohm/mil², abhängig vom Einbrennen.A resinate solution containing 40% metal and 60% glass powder was made into a Composition, added as follows: 50 to 70% lead oxide, 12 to 24% silicon dioxide, 10 to 20% boron oxide, 1 to 3% aluminum oxide and 3 to 10% cadmium oxide. The resulting Metal alloy coated glass particles can be used for resistor compositions to be used. and baked-on screen printed / resistor with an additional glass matrix of 15% resulted in a resistivity in of the order of 6000 ohms / mil², depending on the burn-in.

Partikel des Typs II können durch Galvanisieren hergestellt werden. Bei kleineren ilengen wird das elektrodenlose Plattieren bevorzugt,-bei größeren Mengen aber das Elektroplattieren, während das Wälzen in einer Trommel wirtschaftlicher sein kann. Ein Schein-Gold wurde z. B. hergestellt, indem von Kupferpulver ausgegangen wurde (erhalten von Fisher Scientific unter der Bezeichnung C-431 electrolytic dust), das uine Partikelgröße unter 10 µm hat. 10 g des Pulvers wurden durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 44µm gesiebt, um irgendwelche Klümpchen zu zerstören und zu große Partikel zu entlernen. Diese 10 g werden in 500 ml einer "oromerse" Goldlösung gegeben und 15 Minuten bei 70 bis 75 °C gerührt. Dann wird die Reaktion gestoppt, indem die Lösung in einem Gooch-Vakuum-Filter abfiltriert wird. Das resultierende Pulver enthält 18 Gew.-% Gold. "Oromerse" ist eine geeignete Goldcyanidlösung (der Firma Technic Incorporated, Providence R.I.). Vergleichbare Resultate werden mit "Lectroless Gold" (der Firma Selrex Corparation, Nutley, 1q. J.) und mit "880 gold" (der Service Chemical Corporation) erhalten.Type II particles can be made by electroplating. Electrodeless plating is preferred for smaller quantities, and larger ones However, electroplating while rolling in a drum is more economical can be. A sham gold was z. B. produced by starting from copper powder (obtained from Fisher Scientific under the designation C-431 electrolytic dust), that has a particle size below 10 µm. 10 g of the powder were passed through a sieve clear mesh size of 44µm sieved to destroy any lumps and too large particles to learn. These 10 g are in 500 ml of an "oromerse" gold solution given and stirred at 70 to 75 ° C for 15 minutes. Then the reaction is stopped, by filtering the solution in a Gooch vacuum filter. The resulting Powder contains 18% gold by weight. "Oromerse" is a suitable gold cyanide solution (the Technic Incorporated, Providence R.I.). Comparable results are achieved with "Lectroless Gold" (from Selrex Corparation, Nutley, 1q. J.) and with "880 gold" (from Service Chemical Corporation).

Da beträchtliche Unterschiede in Größe und Form dieser Partikel bestehen, ist auch der Unterschied im Volumenprozentgehalt von Partikel zu Partikel sehr verschieden. 18 Gew.-/o Gold entsprechen etwa 10 Volumen-iO Gold. Wenn die Kupferpartikel durchgehend gleichmäßige Kugeln von 3 ccm sind, würde der überzug unter 1/10 tm dick sein.Since there are considerable differences in the size and shape of these particles, is also the difference in Volume percentage of particles too Particles very different. 18 wt .- / o gold corresponds to about 10 volume-OK gold. If the copper particles are uniform 3 cc spheres throughout, the would coating should be less than 1/10 tm thick.

Partikel vom Typ III können hergestellt werden durch Kombinieren bestimmter Arbeitsgänge zur Herstellung von Partikeln des Typs I und des Typs II. Ein Beryllium oxvdkern, der nacheinander mit Kupfer und mit Gold überzogen wird, gibt ein Schein-Gold, das im Wärmeausdehnungskoeffizienten dem reinen Gold entspricht.Type III particles can be made by combining certain Operations to produce Type I and Type II particles. A beryllium Oxvdkern, which is coated one after the other with copper and gold, gives a sham gold, which corresponds to pure gold in the coefficient of thermal expansion.

Kupferpartikel, die nacheinander mit Nickel und Gold oder Wolfram und Gold überzogen sind, sind stabiler, weil Gold in Wolfram'und Nicli weniger löslich ist.Copper particles successively with nickel and gold or tungsten and gold are coated are more stable because gold is less soluble in tungsten and nicli is.

Vorzugsweise werden die Partikel aller Typen mit Kernmaterialien hergestellt, die abgerundet und weitgehend gleichmäßig groß sind. Nach dem über ziehen oder Beschichten können Partikelnverschiedener Größe für einen bestimrnten Einsatzzweck oder eine bestimmte Zusammensetzung miteinander vermischt werden. Die Kapazität zur Herstellung von Glas- und Keramikkugeln und ihrer Sortierung nach Größe ist groß, doch hat gegenwärtig die Zahl der ArbeitsstuSen die Herstellung von Partikeln spezieller Größe und Gestalt für elektrisch leitende Zus ammensetzungen nicht gerechtfertigt. Das Verhalten kann aus Versuchen mit gröber gesiebten rauhen Partikeln extra-poliert werden.The particles of all types are preferably manufactured with core materials, which are rounded and largely uniform in size. After pulling or coating can contain particles of various sizes for a particular use or application certain composition are mixed together. The capacity to manufacture of glass and ceramic balls and their sorting by size is large, but has presently the number of Stages of work the manufacture of particles more specific Size and shape not justified for electrically conductive compositions. The behavior can be extra-polished from experiments with coarsely sieved rough particles will.

Pastenherstellung Wenn die beschichteten Partikel hergestellt worden sind, können sie zur Herstellung von Dickfilm-Pasten benutzt werden. Die Herstellung solcher Pasten ist an sich bekannt. Die nun folgende Herstellungsbeschreibung ist beispielhaft und wurde zur IIerstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Leiterpaste benutzt. Paste manufacture When the coated particles have been manufactured they can be used to make thick film pastes. The production such pastes are known per se. The manufacturing description that follows is exemplary and was used to create a preferred embodiment of a Conductor paste used.

Die pulverförmigen Bestandteile wurden durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 44 µm gesiebt, um Agglomerate zu entfernen, die die späteren Arbeitsgänge erschweren könnten. Die Bestandteile lagen in den nachstehend aufgeführten Gew.-% vor: Pulver aus reinem Gold 70,1 Schein-Palladium 19,9 Glas-Flußmittel 10,0 Das bevorzugte Glas hat die nachstehend aufgeführte Zusammensetzung in Gew.-%: Wismutoxyd Bi2O3 67 Bleioxyd PbO 20 Siliciumdioxyd SiO2 55,9 Boroxyd B2O3 55 Kadmiumoxyd CdO 2 Aluminiumoxyd Al2O3 0,1 Das Schein-Palladium hat die oben beschriebene Zusammensetzung von 40 Gew.-C' Palladium und 60 Gew.-% Aluminiumoxyd. Die angegebenen Mengen Gold, Schein-Palladium und Glas werden in einen Becher oder einen ilischer vom V-Tan gegeben und gründlich gemischt. The powdery ingredients were cleared through a sieve Mesh size of 44 µm sieved in order to remove agglomerates, which the later operations could complicate. The constituents were in the% by weight listed below before: pure gold powder 70.1 mock palladium 19.9 glass flux 10.0 That preferred glass has the following composition in% by weight: bismuth oxide Bi2O3 67 lead oxide PbO 20 silicon dioxide SiO2 55.9 boron oxide B2O3 55 cadmium oxide CdO 2 Aluminum oxide Al2O3 0.1 The dummy palladium has the composition described above of 40% by weight of palladium and 60% by weight of aluminum oxide. The specified amounts of gold, Mock palladium and glass are placed in a v-tan beaker or liqueur and mixed thoroughly.

Das Mischen ist wichtig, um kleine Agglomerate zu dispergieren, die, wenn sie nicht beseitigt werden, später Schwierigkeiten bringen können.Mixing is important to disperse small agglomerates that, if not eliminated, they can cause trouble later.

Die gemischten Pulver werden dann mit einer ausreichenden I;enge eines flüssigen Lösungsmittels zusammengebrac£it, um eine pastenartige Mischung herzustellen, welche durch eine Sieb schablone gequetscht werden kann. Das Lösungsmittel dient hauntsächlich dazu, eine zum Sieben geeignete Konsistenz zu schaffen, kann aber auch Wachse, thermoplastische Harze und dergleichen enthalten, um die Festigkeit des nicht ausgeharteten Films nach Austreiben des Lösungsmittels zu verbessern. Für diese Zusammensetzung wird ein Lösungsmittel bevorzugt, das zu 25 Gew.-% aus Äthylcellulose, zu 50 Gew.- aus Butylacetat und zu 25 Gew.-% aus Isopentylsalizylat besteht, um eine Paste mit 75 Vo Feststoffgehalt herzustellen.The mixed powders are then made with a sufficient density of one liquid solvent combined to make a paste-like mixture, which can be squeezed through a sieve template. The solvent serves mainly to create a consistency suitable for sieving, can but also contain waxes, thermoplastic resins and the like to increase strength of the uncured film after driving off the solvent. For this composition, a solvent is preferred which is 25% by weight Ethyl cellulose, 50% by weight from butyl acetate and 25% by weight from isopentyl salicylate to produce a paste with a solid content of 75 vol.

Die Paste wird vorzugsweise durch einen Dreiwalzen-Farbstuhl mehrmals durchgeführt, wobei der Walzenspalt beim letzten Durchgang etwa 0,0254 mm (1 mil) breit ist. Die Luft wird durch evakuieren entfernt.The paste is preferably passed through a three-roller paint chair several times with the nip on the final pass about 0.0254 mm (1 mil) is wide. The air is removed by evacuation.

Diese Zusammensetzung wird durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 63 µm auf ein Aluminiumoxydsubstrat aufgesiebt und eingebrannt mit einer Maximaltemperatur von 875 °C mit 4 IvIinuten Abweichung von dieser Temperatur. Es wurden die folgenden physikalischen und elektrischen Eigenschaften erhalten: Haftfestigkeit 70 kg/cm², Aussehen nach dem Einbrennen ausgezeichnet, Spez.-Leitfähigkeit 35-50 m#/9,29m²/0,0254 mm Lötfähigkeit befriedigend~ Auslaugwiderstand zum Lötmittelbad gut Die Zusammensetzung des resultierenden Leiters in Volumen-Vo ist Palladium 7,3 Gold 40,0 Aluminiumoxyd kern 35,8 Glasmatrix 16,9 Die Zusammensetzung ist am Punkt X der Fig. 5 angegeben. Um eine vergleichbare Zusammensetzung mit Palladiummetall anstelle von Schein-Palladium zu erhalten, wären etwa 25 Volumen-% Palladiummetall und 30 Volumen-' Glasbinder mit 45 Volumen-% Gold erforderlich. This composition is sieved through a sieve with a mesh size of 63 μm onto an aluminum oxide substrate and baked at a maximum temperature of 875 ° C. with a deviation of 4 minutes from this temperature. The following physical and electrical properties were obtained: Adhesion strength 70 kg / cm², appearance after baking excellent, specific conductivity 35-50 m # / 9.29 m² / 0.0254 mm Solderability satisfactory ~ Leach resistance to solder bath good The composition of the The resulting conductor in volume Vo is palladium 7.3 gold 40.0 aluminum oxide core 35.8 glass matrix 16.9 The composition is indicated at point X in FIG. To obtain a comparable composition with palladium metal instead of dummy palladium, about 25 volume percent palladium metal and 30 volume glass binder with 45 volume percent gold would be required.

Beim gegenwärttgen Stand der Technik empfiehlt es sich nicht, Schein-Gold ganz oder teilweise anstelle von reinem Gold zu setzen, bei der Herstellung im großen sollte aber Schin-Gold reines Gold ersetzen.With the current state of the art, it is not advisable to use sham gold to put in place of pure gold in whole or in part, when manufacturing on a large scale but Schin-Gold was supposed to replace pure gold.

Claims

Claims: 1. Conductor composition for hybrid circuits, characterized by at least 15% by volume of pseudo-palladite particles, each one size between # n 0.3 and .50 pil, a skin made of Zdelmetall, namely and palladium and / or Rhodium, / a core made of a non-noble metal composition, which at the sintering temperature the skin is firm, and the content of this precious metal in the composition is below 8 wt .-%, and / at least 15 volume-55 gold particles of a size between 0,) and 50 .mu.m, these gold particles having a pure gold content of no more than 65% by weight of the composition. make up, and that the palladium particles and the gold particles in a glass binder that is at least 12% by volume of the composition are embedded.

2. Conductor composition according to claim 1, characterized in that that the gold particles are bogus gold particles having at least 30 volume-2 of the composition and selected from a skin of pure gold on a core of metal the end the group consisting of copper, nickel, tungsten or an alloy thereof.

3. Conductor composition according to claim 1, characterized in that that their content of gold and precious metal together does not exceed 60% by weight.

4. Conductor composition according to claim 3, characterized in that that the gold particles are bogus gold particles having at least 30 volumes of the composition and selected from a skin of pure gold on a core of metal from the group consisting of copper, nickel, tungsten or an alloy thereof, exist.

5 conductor composition according to claim 1, characterized in that the cores made of a non-metal selected from the group consisting of beryllium oxide, Aluminum oxide, silicon oxide, thorium oxide, titanium dioxide and zirconium dioxide, consist, and that glass hardens at a firing temperature between 750 and 10000C.

6. ladder composition according to claim 5, characterized in that that the cores are smoothed and rounded by fire polishing.

7. conductor composition according to claim 6, characterized in that that the nuclei are Kln and are essentially made of a glassy substance, either fused silica or glass.

L e r s e i t e