DE2809859C3 - Leiterzusammensetzungen und deren Anwendung auf dielektrischen Substraten - Google Patents

Leiterzusammensetzungen und deren Anwendung auf dielektrischen Substraten

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Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektronik und insbesondere Zusammensetzungen, die zur Herstellung von Leiterdiagrammen bzw. Schaltbildern geeignet sind, die an Substraten haften.
Leiterzusammensetzungen, die auf dielektrische Substrate (Glas, Glas-Keramik und Keramik) aufgebracht und gebrannt werden, umfassen gewöhnlich feinverteilte anorganische Pulver (z. B. Metallteilchen und Bindemittelteilchen) und werden gewöhnlich auf Sub* strate aufgebracht unter Anwendung sogenannter Dickfilm (»thick film«)-Techniken, wie einer Dispersion dieser anorganischen Pulver in einem inerten flüssigen Medium oder Vehikel. Beim Brennen oder Sintern des gedruckten Films ergibt die metallische Komponente der Zusammensetzung den funktionellen Nutzen (Leitfähigkeit), wohingegen das anorganische Bindemittel (z. B. Glas, BJiO31 usw.) die Metallteilchen aneinander und an das Substrat klebt Die Dickfilm-Techniken stehen im Gegensatz zu Dünnfilm-Techniken, bei denen Teilchen durch Verdampfen oder Zerstäuben abgelagert werden. Dickfilm-Techniken werden allgemein im »Handbook of Materials und Processes für Electronics«, C. A. Harper, Editor, McGraw Hill, N.Y. 1970, Kapitel 12, diskutiert.
Die üblichst verwendeten Leiterzusammensetzungen verwenden Edelmetalle, insbesondere Gold, Silber, Platin, Paladium und deren Gemische, Legierungen und Verbindungen, da ihre relativ inerten Charakteristika das Brennen an der Luft ermöglichen. Versuche, Dispersionen weniger teurer, unedler Metalle zu verwenden, wurden häufig auf spezielle Zwecke begrenzt oder erforderten den großen praktischen Nachteil und die kostspielige Arbeitsweise des Brennens in nichtoxidierenden Atmosphären (Stickstoff,
Stickstoff/Wasserstoff, Wasserstoff, Argon, usw.).
Es besteht ein ausgeprägtes gewerbliches Bedürfnis für weniger kostspielige Leiterzusammensetzungen, die an der Luft gebrannt werden können, unter Bildung von auf dielektrischen Substraten haftenden Leitern mit geringem spezifischen Widerstand, einschließlich Mikroleitungs- bzw. Mikroschaltungsmustern und Abschlüssen für Kondensatoren usw.
Die gegenwärtige gewerbliche Praxis bei der Herstellung von Vorrichtungen für Gasentladungs-Darstellungen bzw. -aufzeichnungen, besteht darin, Nickelpulver in einer reduzierenden oder inerten (nicht oxidierenden) Atmosphäre bei hohen Temperaturen (z.B. über 90O0C) auf relativ kostspieligen Forsterit-(2 MgO ■ SiO2)-Substraten zu brennen. Nickel verwendet man wegen seiner geringen Neigung, bei der Glimmentladung zu versprühen. Die Verwendung von wenig kostspieligen, in der Masse hc /stellbaren Glassubstraten hoher Qualität, wie Sodakalkglas- bzw. Kalknatronglassubstraten, wäre günstig. Jedoch begrenzt gewöhnlich die Anwendung von Sodakalkglassubstraten die Brenntemperatur der darauf befindlichen Leiter auf nicht mehr als 625"C1 wegen der Verformung des Sodakalkglases bei höheren Temperaturen. Ein Brennen bei 625°C wird möglich, wenn das Glas gestützt wird. Ohne eine Stütze bzw. einen Träger ist es zur Vermeidung der Deformation besser, bei oder unter 6000C zu brennen. Bei diesen geringen Temperaturen ist es sehr schwierig, ein gutes metallisches Sintern von Nickel zu erzielen; es ist daher schwierig, anhaftende Nickelleiter mit geringem spezifischem Widerstand herzustellen.
Es besteht daher das Bedürfnis nach einem Leiter auf Nickelbasis, der unterhalb 625°C gebrannt werden kann, zur Herstellung von Gasentladungs-Anzeigevorrichtungen auf Sodakalkglas-Substraten. Es besteht ferner ein Bedürfnis nach Zusammensetzungen, die an der Luft im Gegensatz zu kostspieligeren Atmosphären (inerten oder reduzierenden Atmosphären) gebrannt werden können.
Die US-PS 39 43 168 der gleichen Anmelderin vom 9. März 1976 beschreibt Leiterzusammensetzungen, auf der Basis von Nickelborid (Ni3B) und von bestimmten Nickelborid/Siliciden. Die Lehre dieser Patentschrift soll durch die vorliegende Beschreibung umfaßt werden. Es wurde gefunden, daß zwar Ni3B im Vergleich mit dem Stand der Technik verbesserte Ergebnisse ergab, jedoch war eine weitere Verbesserung der Oxydationsbeständigkeil während des Brennens erforderlich. Eine gewisse Oxydation des Bors von Ni3E zu B2O3 beginnt während des Brennvorganges bereits bei 325° C und das B]C3 kann ein völliges Ausbrennen der Vehikelbestandteile verhindern. Auch kann beim Brennen bei 600°C das Nickel zu oxydieren beginnen.
Durch die Erfindung wird eine Leiterzusammensetzung geschaffen, die eine erhöhte Stabilität gegenüber der Oxydation beim Brennen an Luft aufweist und dennoch auf den weniger kostspieligen Basismaterialien basiert. Die Zusammensetzung nach der Erfindung besteht aus einem feinvcrteiltem anorganischen Pulver, dispergiert in einem inerten flüssigen Medium, wovon das anorganische Pulver ein Material der Formel Ni3Bi-, ist, in der * den Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,6 darstellt. Vorzugsweise liegt χ im Bereich von 0,1 bis 0,4. Besonders bevorzugt ist der Bereich von 0,1 bis 0,2. Das Nickelmaterial wird in einem üblichen inerten flüssigen Träger dispergiert. Gegebenenfalls kann ein Glaspulver in der Zusammensetzung vorhanden sein,
um als ein anorganisches Bindemittel zu wirken, Pas Gewichtsverhältws von Nickelmaterial zu Glas fiberschreitet nicht t/1,5. Der Anteil an anorganischem Pulver (Nickelmaterial und gegebenenfalls anorganisches Bindemittel) ist wahlfrei und hängt von der s gewünschten Viskosität ab, jedoch liegen gewöhnlich 60—80% anorganisches Pulver und 20—40% flüssiges Medium vor. Die Zusammensetzungen können selbstverständlich durch Zusatz anderer Materialien, die deren günstige Charakteristika nicht beeinträchtigen, ι ο modifiziert werden.
Die Erfindung betrifft auch dielektrische Substrate (z. B. Keramiken, Glas und Glas-Keramiken), auf die die vorstehend beschriebenen Zusammensetzungen aufgebrannt (gesintert) sind und daran haften. Es versteht sich, daß die chemische Natur des gebrannten Produkts während des Brennens modifiziert werden kann. Derartige gebrannte Leitermuster sind auf vielen Gebieten der Elektronik nützlich, wie bei Gasentladungs-Aufzeichnungsvorrichtungen, End-Abschlüssen von Kondensatoren und für Mikroschaltungs-Anwendungszwecke.
Der wesentliche Bestandteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist das Nickelmaterial der Formel N13B1 -χΡχ, worin χ wie vorstehend definiert ist Es wird angenommen, daß über den größten Teil dieses Zusammensetzungsbereichs ein einphasiges Material (vielleicht eine feste Lösung) gebildet wird, wenn die geeigneten Ausgangsmaterialien einmal zusammengeschmolzen sind. Die Röntgenstrahlen-Daten bei at= 0,05 jo und x= 0,4 bestätigen dies. Es ist möglich, daß bei *= etwa 0,6 eine zweite Phase vorhanden sein kann, jedoch ist, solange die angegebener; Atomverhältnisse in dem Ansatz vorhanden rind, und geschmolzen werden, das erfindungsgemäße Nickef iaterial vorhan- j-> den.
Derartige Nickelmaterialien haben die oxydative Stabilität erhöht Je nach dem verwendeten speziellen Nickelmaterial führt man das Brennen bei einer Temperatur im Bereich von 550 bis 9500C in Übereinstimmung mit den dem Fachmann bekannten Prinzipien zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse durch. Bei höheren Phosphorgehalten können Temperaturen in der Nähe von 8000C verwendet werden, um den Widerstand auf ein Minimum herabzusetzen und ein 4-, Schmelzen zu verhindern. Die Dauer der Peak-Brenntemperatur bzw. Spitzenbrenntemperatur beträgt mindestens 2 Minuten, vorzugsweise mindestens 10 Minuten.
Stellt man Gasentladungs-Aufzeichnungsvorrichtun- w gen auf Sodakalkglassubstraten her, so verwendet man Brenntemperaturen im Bereich von 550—625°C, vorzugsweise von 550—5800C.
Die erfindungsgemäßen Nickelmaterialien können durch Erhitzen geeigneter relativer Mengen von r. Ausgangsmaterialien (z. B. Ni, B, Ni2P, Ni3B, usw.) in einer inerten Atmosphäre (z. B. Argon) unter Bildung einer Flüssigkeit, Kühlen und Zerkleinern des resultierenden Gußblocks, ausreichend fein, um durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von ~ 0,037 mm «1 (400 Mesh) zu gehen, hergestellt werden. Je nach den gewünschten Brenneigenschaften oder Brennbedingungen kann eine weitere Zerkleinerung günstig sein.
Es kann jedes übliche Elektronik-Glaspulver als anorganisches Bindemittel in der erfindungsgemäßen tr> Zusammensetzung verwendet werden, wie es dem Fachmann bekannt ist, beispielsweise das der US-PS 28 22 279 vom 4. Februar 1958, der US-PS 28 19 170 vom 7, Januar 1958 usw.
Alle hier verwendeten anorganischen Pulver sind feinverteilt, d,h, sie durchlaufen ein Sieb mit einer lichten Masebenweite von ~ 0,037 mm (400 Mesh). Vorzugsweise weisen im wesentlichen alle Teilchen eine größte Dimension (»Durchmesser«) von 5 Mikron oder darunter auf.
Die anorganischen Teilchen werden in einem inerten flüssigen Medium durch mechanisches Vermischen 'τ. Β, auf einer Walzenmühle bzw. einem Walzenstuhl) unter Bildung einer pastenartigen Zusammensetzung dispergiert Letztere wird als »dicker Film« auf übliche dielektrische Substrate in üblicher Weise gedruckt Als Medium kann jede inerte Flüssigkeit verwendet werden. Jegliche von zahlreichen organischen Flüssigkeiten kann mit oder ohne Verdickungsmittel und/oder Stabilisierungsmittel und/oder andere übliche Zusätze als Medium verwendet werden. Beispiele für die organischen Flüssigkeiten, die verwendet werden können, sind die aliphatischen Alkohole; Ester von derartigen Alkoholen, beispielsweise die Acetate und Propionate; Terpene, wie Fichtennadel- bzw. Pineöl, Terpineol und dergleichen; Lösungen von Harzen, wie die Polymethacrylate von niedrigen Alkoholen oder Lösungen von Äthylcellulose in Lösungsmitteln, wie Fichtennadel- bzw. Pineöl und der Monobutyläther von Äthylenglykol-monoacetat Der Träger kann enthalten oder zusammengesetzt sein aus flüchtigen Flüssigkeiten, um eine rasche Härtung nach dem Auftrag auf das Substrat zu fördern.
Nach dem Druck der Dispersionen auf ein Substrat und dem Trocknen zur Entfernung des Mediums, brennt man die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bei Temperaturen und während Zeiten, die ausreichen, die anorganischen Materialien zu sintern und Bilder von Leitern zu ergeben, die wie vorstehend diskutiert, an dem dielektrischen Substrat haften. Das Brennen erfolgt gewöhnlich an der Luft, jedoch können die Zusammensetzungen gegebenenfalls auch in einer inerten Atmosphäre (Stickstoff, Argon) gebrannt werden.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsversuche dienen zur Erläuterung der Erfindung. Hier und an anderen Stellen der Beschreibung und der Patentansprüche beziehen sich alle Teile, Prozentsätze, Verhältnisse usw, falls nicht anders angegeben, auf das Gewicht Es versteht sich, daß in der Formel NijBi_xP, Atomverhältnisse gemeint sind. »mesh«-Größen beziehen sich auf die US-Standardsiebskala. Alle Brennvorgänge wurden an der Luft vorgenommen.
Herstellung der Nickelmaterialien
Die erfindungsgemäßen Nickelmaterialien wurden hergestellt durch Schmelzen von Pulver-Ausgangsmaterialien bei 1200-14000C in einem Schmelztiegel aus hochreinem Aluminiumoxid unter einer Atmosphäre von gereinigtem Argon. Die Erwärmung erfolgte im allgemeinen 100—3000C über die Temperatur, bei der die Beschickung völlig geschmolzen war War die Beschickung geschmolzen, so wurde sie bei dieser Temperatur während etwa 10 Minuten gehalten. Erwärmt wurde mit einem Induktionsofen. Die Ausgangs= materialien wurden variiert, umfaßten jedoch die gewünschten Atomverhältnisse von Ni, B und P. Bei einigen Herstellungen waren die Ausgangsmaterialien Ni, B und Ni]P; bei anderen wurden Ni, Ni5B und Ni2P verwendet. Nach der Schmelzstufe kühlte die Beschikkung zu einem Gußblock ab, der auf eine derartige Teilchengröße zerkleinert wurde, daß das erhaltene
Pulver mindestens durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von --0,037 mm (400 mesh) lief,
Oxydationsstabilität
Zum Vergleich der Oxydationsstabilität der erfindungsgemäßen Nickelmaterialien mit der von Ni3B wurden verschiedene Versuche durchgeführt. Eine gewogene Probe von entweder NijB oder einem erfindungsgemäßen Nickelmaterial wurde mit einem gleichen Gewicht an Aluminiumoxidpulver vermischt (um die Porosität und den Zugang von Luft zu erhalten), auf ein Aluminiumoxidsubstrat aufgebracht und in einen auf 8000C vorerwärmten Ofen eingebracht Nachdem 10 Minuten bei 800° C gehalten wurde, lag die Gewichtszunahme für Ni3B über der für die vollständige Oxydation des Bors in Ni3B zu B2O3 berechneten, was auch eine mindestens teilweise Oxydation von Ni anzeigte. Die Gewichtszunahme für die Ni3Bi -χΡχ-Verbindungen gemäß der Erfindung, war wesentlich geringer als die für vollständige Oxydation des B-Gehalts berechnete, was eine größere Oxydationsstabilität anzeigte.
Andere Untersuchungen wurden bei 3i5°C durchgeführt, wobei sich die gleiche erhöhte Stabilität für die erfindungsgemäßen Nickelmaterialien ergab. Bei einer Untersuchung wurden vorgewogene Proben von Ni3B (0,78 m2/g) und Ni3Bo.9Po.i (1,2 m2/g) in Schmelztiegel aus Aluminiumoxid eingebracht und 29,5 Stunden auf 3270C erhitzt.
Man erhielt folgenden prozentualen Gewichtszuwachs:
Nach Erwärmen während
7 Stunden 29.5 Stunden
Ni3B
Ni3B0-9P0.,
3,72 %
0,24 %
4,25 %
0,21%
Dies zeigte erneut die erhöhte Oxydationsstabilität der erfindungsgemäßen Nickelmaterialien.
Herstellung von Filmen
Die wie vorstehend beschrieben, hergestellten Nikkelmaterialien wurden in einem Medium von etwa 1 Teil Äthylcsllulose und 9 Teilen Teipineol dispergiert. Bei einigen Versuchen war Glas vorhanden, mit der Zusammensetzung 78,1% PbO, 5,4% SiO2,12,4% B2O3 und 4,t% AhO3, Das Verhältnis der anorganischen Feststoffe (Nickelmaterial und Glas, falls vorhanden) zu dem Vehikel betrug etwa 70/30. Die Dispersionen wurden durch ein mit einem Muster versehenes Sieb aus rostfreiem Stahl mit einer lichten Maschenweite von 0,074 mm (200 mesh) als ein Leitermuster aus 200 quadratischen Serpentinen (0,5 mm breit χ 10,2 cm lang- =20 mils breit χ 4 inch lang) auf dichte Aluminiumoxidsubstrate gedruckt Nach lOminütigem Trocknen bei 125° C wurden die gedruckten Substrate 10 Minuten bei 325° C gebrannt und anschließend in einen vorgeheizten Kastenofen bei einer Temperatur von 600° C bis 9000C (wie in den Tabellen angegeben) eingebracht und bei der angegebenen Temperatur 10 Minuten lang gehalten. Die resultierenden gebrannten Filme waren etwa 15 Mikron (0,7 mil) dick. Die Tabellen geben die speziellen verwendeten Zusammensetzungen und die gefundenen spezifischen Widerstände (Milliohm/Quadrat bei 15 Mikron bzw. 0,7 mil Dicke) an. Der spezifische Widerstand wurde bs>;timmt unter Verwendung eines Digital-Volt/Ohrnmetsn (Triplett Model! 8035 Typ 1). In den Tabellen bedeutet »geschmolzen«, daß das Nickelmaterial bei der angegebenen Temperatur fluid wurde, Perlen bildete und diskontinuierlich war, obwohl es leitfähig war; »oo« bedeutet daß der spezifische Widerstand unendlich war.
Beispiele 1—5;
Vergleichsversuch A
In der Tabelle 1 wurden Filme aus erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mit verschiedenen P-Gehalten mit Filmen aus Ni3BOjPo* verglichen, die nicht der Erfindung tntsprachen. Es wurde kein Glas verwendet Man verwendete 2,5 Teile Nickelmaterial pro Teil Vehikel. Es wurde bei vier verschiedenen Temperaturen gebrannt. Der gefundene spezifische Widerstand hängt von der Brenntemperatur und dem P-Gehalt ab, wobei jeder davon in Abhängigkeit der gewünschten Ergebnisse gewählt wird. Wird so ein Substrat aus Sodakalkglas verwendet, so ist eine Brenntemperatur unter 625° C, wo das Glas erweicht notwenig. Wird ein geringerer spezifischer Widerstand gewünscht, so wäre beispielsweise NbBosPo.i zu verwenden. Im Gegensatz hierzu würde Ni3Bo,ePo,4 wegen des Schmelzens nicht bei 9000C an der Luft gebrannt werden. Ni3B0-2Po* entspricht wegen seines hohen P-Gehalts und der resultierenden Leistungsfähigkeit nicht der Erfindung.
Tabelle 1 Spezifische Widerstände der Platte (Milliohm/Quadrat) für Glas-freie Zusammensetzungen
Beispiel (Nr.) Nickelbestandteil Gebrannt bei ( C) 800 900
oder Ver
gleichsversuch
600 700
(Buchstabe) 82 44
1 NijBo,95Po,O5 153 88 82 46
2 Ni3B019P0,, 229 103 99 geschmolzen
3 Ni3Bo,gPo,2 242 140 193 geschmolzen
4 Ni3B0-6P0-4 1660 183 540 geschmolzen
5 Ni3B0-4P0-6 OO 9260 OO OO
A Ni3Bn2P0, OO OO
Betspiele 6-10;
Vergleichsversuch B
In Tabelle 2 werden spezifische Widerstände, die unter Anwendung der gleichen Nickelmaterialien wie in Tabelle 1 unter Zusatz von Glas gefunden wurden, verglichen. Man arbeitete mit 2,2 Teilen Nickelmaterial,
0,3 Teilen Glas und 1 Teil Vehikel. Der spezifische Widerstand stieg mit wachsendem P-Gehalt an; N13B0.2P0.8 ergab bei jeder Temperatur unbrauchbare Filme. Im Beispiel 8 ergab die Erhitzung auf 90O0C einen gedunkelten und etwas oxydierten Film; jedoch war der spezifische Widerstand brauchbar.
Tabelle 2 Nickelbestandteil (Milliohm/Quadrat) für bei ( C) Glas-enthaltende Zusammen- WO
700
Spezifische Widerstände der Platte Gebrannt
Setzungen MK) 800 ?ns
Heispiel (Nr.) NJi U D !32 387
oder Ver Νί,Βο.,Ρο.ι 123 277
gleichsversuch Ni,B„.,Pn.2 !66 139 ins 126
(Buchstabe) Ni1B06P04 176 165 106 geschmolzen

U
Ni1B04P1U 230 410 142 00
7 Ni., Bo, P0. 298 OO 167
8 346(1 144
9 OO OO
10
B
Beispiele 11-14;
Vergleichsversuch C
Die Tabelle 3 gibt Beispiele für die brauchbaren Bereiche an Glasgehalt in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen. Bei jedem Versuch wurde das gleiche Nickelmaterial verwendet (NijBo.iPo.u 2,7 m2/g). Es handelte sich um ein wesentlich feineres Material als das in den Tabellen 1 und 2 verwendete Nickelmaterial mit einer Korngröße von 0.037 mm (400 mesh). Das Verhältnis von Nickelmaterial zu Glas ist in der Tabelle 3 angegeben. Bei jedem Versuch enthielt die Dispersion 2.5 Teile anorganischer Feststoffe pro Teil Vehikel. Aus den vorstehenden Daten ergibt sich, daß im allgemeinen nicht mehr als 1,5 Teile Glas pro Teil Nickelmaterial verwendet werden.
Tabelle 3
Spezifische Widerstände (Milliohm/Quadrat) für NhBogPoj/Glas-Zusammensetzungen
Beispiel (Nr.) Gew. Gew. Gebrannt bei ( ei 800 900
oder Ver
gleichsversuch
NijBo.oPo.i Glas 600 700
(Buchstabe) 32 102
11 2.2 0.3 107 47 35 240
12 2.0 0.5 113 55 420 196
13 1.25 1.25 354 74 38 OO
14 1,00 1,50 528 61 OO OO
C 0.75 1.75 OO OO
Beispiel 15
Eine Probe von N13B0.9P0.1, die feiner war als das Material des Beispiels 2 mit einer Korngröße bis zu 0,037 mm (400 mesh) wurde wie vorstehend zur Herstellung von Filmen verwendet: 2,5 Teile N13B05P0.1 (1,1 m2/g) und 1,0 Teile Vehikel wurden gedruckt und wie vorstehend gebrannt und ergaben die folgenden spezifischen Widerstände (Milliohm/Quadrat) bei den angegebenen Spitzen-Brenntemperaturen: 6000C, unendlich; 70O0C, 93; 800°C, 60 und 900°C, 27. So beeinflußt, wie vom Fachmann zu erwarten war, die Teilchengröße das Ausmaß der Oxydation.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung Leiterzusammensetzungen aus feinverteiltem Ni3Bi _,P1, worin χ
w> den Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,6 darstellt, dispergiert in einem Vehikel bzw. Medium, die zur Herstellung von gesinterten Leiter-Bildern auf einem Substrat geeignet sind. Gegebenenfalls können sie Glaspulver enthalten.

Claims (7)

Patentansprüche;
1. Leiterzusammensetzungen aus feinverteiltem anorganischem Pulver, dispergjert in einem inerten flüssigen Medium, worin das anorganische Pulver ein Material der Formel-
Ni3B,-χΡχ
ist, in der χ den Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,6 ι ο darstellt
2. Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1, worin χ im Bereich von 0,1 bis 0,4 liegt
3. Zusammensetzungen gemäß Anspruch 2, worin
χ im Bereich von 0,1 bis 0,2 liegt
4. Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1, die zusätzlich feinverteiltes Glas als ein Bindemittel enthalten, wobei das Gewichtsverhältnis von NijBi -xPiZum Glas nicht über etwa 1/1,5 liegt
5. Zusammensetzungen gemäß Anspruch 2, die zusätzlich feinverteiltes Glas als ein Bindemittel enthalten und wobei das Gewichtsverhältnis von Ni3B, -Λzum Glas nicht über etwa 1/1,5 liegt
6. Zusammensetzungen gemäß Anspruch 3, die zusätzlich feinverteiltes Glas als ein Bindemittel enthalten, wobei das Gewichtsverhältnis von Ni3Bi -xPxZum Glas nicht über etwa 1/1,5 liegt
7. Dielektrisches Substrat auf dem ein gesinterter Film aus der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1,3,4 oder 6 haftet w
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4255291A (en) * 1979-06-21 1981-03-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Air-fireable conductor composition
US4271236A (en) * 1979-10-29 1981-06-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Air fireable end termination compositions for multilayer capacitors based on nickel borides
US4400214A (en) * 1981-06-05 1983-08-23 Matsushita Electric Industrial, Co., Ltd. Conductive paste
US4517155A (en) * 1982-05-18 1985-05-14 Union Carbide Corporation Copper base metal termination for multilayer ceramic capacitors
CN1042464C (zh) * 1993-04-12 1999-03-10 中国有色金属工业总公司昆明贵金属研究所 一种含铝镍基导体及制备方法
JP6480806B2 (ja) 2014-05-23 2019-03-13 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ セラミックと金属を接合するための方法およびその封止構造

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3929674A (en) * 1974-06-03 1975-12-30 Du Pont Boride-containing metallizations
US3943168A (en) * 1974-11-13 1976-03-09 E. I. Du Pont De Nemours And Company Conductor compositions comprising nickel borides

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