PL152452B1 - Pasta szkliwowa przewodząca - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 152 452 POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do . patentu rn:Zgłoszono: 87 11 23 (P. 268982)

Pierwszeństwo Int. Cl.5 _Ηθ1_Β

CZHUIU

OfiUU

Zgłoszenie ogłoszono: 89 06 26

Opis patentowy opublikowano: 1991 07 31

Twórcy wynalazku: Zenon R. Szczepanik, Piotr Miller, Maria Sobolewska

Uprawniony z patentu: Szkoła Główna Planowania i Statystyki,

Warszawa (Polska)

Pasta szkliwowa przewodząca

Przedmiotem wynalazku jest pasta szkliwowa przewodząca o polepszonej adhezji i lutowności, nadająca się do nanoszenia na podłoże ceramiczne.

Stosowane w elektronice do nanoszenia ścieżek elektrycznych pasty przewodzące, stanowią dyspersje drobnoziarnistych proszków metali szlachetnych oraz szkliwa, pełniącego funkcję spoiwa, zawieszonych w obojętnym ciekłym nośniku organicznym. Po naniesieniu past na podłoże ceramiczne, wypala się je, przy czym metaliczny składnik pasty decyduje o właściwościach elektrycznych ścieżki, zaś spoiwo powoduje, że cząstki metalu wiążą się wzajemnie ze sobą jak też z podłożem. Nośnik organiczny w procesie wypalania powinien ulegać rozkładowi do produktów gazowych i ulotnić się.

Dobór odpowiedniego nośnika w paście jest bardzo istotny, gdyż od nośnika zależy wiele cech pasty, jak też po wypaleniu jej właściwości uzyskanej ścieżki elektrycznej. Tak np. od rodzaju nośnika zależą trwałość na składowanie dyspersji jaką stanowi pasta oraz jej własności reologiczne. Nośnik winien podczas wypalania ulegać równomiernemu rozkładowi bez powodowania przy tym gromadzenia się pęcherzyków gazu w wypalanej masie, jak też winien ulegać pełnemu spalaniu, bez pozostawiania w produkcie wypalania pozostałości popirolitycznej. Z wyżej przytocznych powodów dobór nośnika wpływa również na właściwości produktu wypalania pasty.

Jako nośniki w pastach szkliwowych stosuje się najczęściej wieloskładnikowe kompozycje np. alkoholi alifatycznych, estrów tych alkoholi, terpenów, glikoli z zagęstnikiem lub bez zagęstnika. Jako zagęstniki stosuje się np. etylocelulozę, polimetakrylany.

Z grupy glikoli znane jest (np. z opisów patentowych nr nr 87 788 i 87 790) stosowanie jako nośnika mono- dwu- i trój- glikoli: etylenowego i/lub propylenowego.

Stwierdzono, że przez wprowadzenie do nośnika na osnowie glikoli, w tym również poliglikolu propylenowego o ciężarze cząsteczkowym 1200-2000, estru lub estrów kwasów żywicznych można poprawić właściwości past przewodzących jak też produktów ich wypalania. Ścieżki nałożone z tych past charakteryzują się znikomą rozpływalnością, a po wypaleniu odznaczają się doskonałą

152 452 adhezją ' do podłoża i znacznie poprawioną lutownością, która osiąga wartość 100%. Oczywiste jest przy tym, że o właściwościach pasty ' decyduje również odpowiedni dobór jakościowy i ilościowy składników pasty.

Pasta według wynalazku, składająca się z proszku metalu szlachetnego, szkliwa i nośnika na osnowie glikoli, zawiera jako nośnik ^^-30% rozwtór estru lub estrów .kwasów żywicznych w poliglikolu propylenowym o ciężarze cząsteczkowym 1200-2000- lub w glikolu mono-, dwu- lub trójetylenowym albo w glikolu mono-, dwu- lub trójpropylenowym z ewentualnym dodatkiem do 2% wagowych etylocelulozy jako ' zagęstnika, przy czym, w paście zawartość proszku metalu wynosi 70-98% wagowych, szkliwa 1-5% wagowych a nośnika 1-30% wagowych.

Jalo estry kwasów żywicznych można zastosować w paście według wynalazku estry kalafonii (która jak wiadomo stanowi mieszaninę kwasów żywicznych) z alkoholami jednowodorotlenowymi zawierającymi 1-4 atomów węgla, lub ester kwasu abietynowego (należący do grupy kwasów żywicznych) albo jego pochodnych, zwłaszcza kwasu czterohydroabietynowego z wyżej wskazanymi alkoholami.

Jako proszek metalu stosuje się w paście według wynalazku proszek srebra o średnicy ziarna 0,1-0,9 μ. W zależności od pożądanej lepkości pasty, dobiera się odpowiedni glikol oraz odpowiednią jego ilość.

Pastę wytwarza się w ten sposób, że proszek metalu z dodatkiem szkliwa zarabia się w nośniku, po czym całość homogenizuje się np. w młynie kulowym przez kilkadziesiąt godzin. Uzyskuje się pastę w postaci dyspersji. Tak otrzymaną pastę nanosi się na podłoże ceramiczne, korzystnie alundowe metodą sitodruku albo ręcznie np. za pomocą pędzelka, po czym wypala w temperaturze 800-850°C. W czasie wypalania pasty według wynalazku nie tworzą się pęcherze gazowe w naniesionej warstwie i pasta na całej powierzchni wykazuje bardzo dobrą adhezję do podłoża. Nośnik zastosowany w paście wypala się całkowicie bez pozostawiania jakichkolwiek śladów pozostałości popirolitycznej.

Pasta według wynalazku jest niepalna i nietoksyczna, przy czym odznacza się nie tylko bardzo dobrą adhezją do podłoża ceramicznego ale również doskonałą lutownością. Poprawa lutowności ścieżek otrzymanych z pasty według wynalazku wynika stąd, że podczas procesu wypalania powierzchnia srebra ulega oczyszczeniu dzięki redukującym własnościom reszt kwasów żywicznych, zwłaszcza kwasu abietynowego.

Nośnik stosowany w paście według wynalazku może znaleźć szerokie zastosowanie nie tylko do past przewodzących, ale również do past zawierających w miejsce metalu np. barwne pigmenty. Pasty takie nanosi się w celach zdobniczych na podłoże ceramiczne i wypala.

Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady.

Przykład I. Przygotowano mieszaninę o następującym składzie:

Proszek srebra o średnicy 0,9/7 otoczkowany kwasem stearynowym Szkliwo FO-4 o składzie w % wagowych: tlenek boru 3%, tlenek krzemu 6%, tlenek bizmutu 87%, tlenek kadmu 3%, tlenek litu 1%

Nośnik o składzie w % wagowych: ester n-butylowy kwasu cztero hydroabietynowego i 75% poliglikolu propylenowego P-1200

80% wagowych

4% wagowych 16% wagowych

Mieszaninę umieszczono w płynie kulowym i poddano procesowi homogenizacji w czasie 30 godzin. Uzyskano srebrzystą masę o metalicznym połysku i o konsystencji pasty o lepkości około 450 m · Pa · o. Pasta po składowaniu w okresie 3500 godzin wykazała sedymentację na poziomie 1⁵%. . .

Pasta nadawała się do nakładania ścieżek przewodzących na ceramiczne podłoże alundowe metodą sitodruku.

Przykład II. Przygotowano pastę o składzie jak w przykładzie I, .z różnicą, że jako nośnik zastosowano układ o składzie: 20% wagowych estru etylowego kalafonii i 80% - wagowych poliglikolu propylenowego P-1200.

Po homogenizacji uzyskano srebrzystą masę o lepkości 450 m · Pa · o która nadawała się do nakładania ścieżek przewodzących metodą ręczną (malowanie pędzelkiem).

152 452

Przykład III. Sporządzono pastę o składzie:

Srebro GF o średnicy ziarna 0,6 μ (nieotoczkowane) Szkliwo FO-4

Nośnik o składzie: 30% wagowych abietynianu etylu i 70% wagowych poliglikolu propylenowego P-1200

85% wagowych

5% wagowych

10% wagowych

Po homogenizacji uzyskano jednolitą srebrzystą masę o lepkości 500 m · Pa · o, (która charakteryzowała się doskonałą (100%) lutownością.

Przykład IV. Sporządzono pastę o składzie:

Srebro GF o średnicy ziarna 0,6//

Szkliwo FO-4

Nośnik o składzie w % wagowych: 15% abietynianu n-butylu,

84% glikolu trójetylenowego, 1% etylocelulozy

80% wagowych 2% wagowych

18% wagowych

Pasta stanowiła srebrzystą masę o lepkości 230 m · Pa · o.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Pasta szkliwowa przewodząca składająca się z proszku metalu szlachetnego, szkliwa i nośnika organicznego na osnowie glikoli, znamienna tym, że jako nośnik zawiera 15-30% -wy roztwór estru kwasu żywicznego lub estrów kwasów żywicznych w poliglikolu propylenowym o ciężarze cząsteczkowym 1200-2000 lub w glikolu mono-, dwu- lub trójetylenowym lub w glikolu mono-, dwu- lub trójpropylenowym z ewentualnym dodatkiem do 2% wagowych znanego zagęstnika w postaci etylocelulozy, przy czym w paście zawartość proszku metalu wynosi 70-98% wagowych, szkliwa 1-5% wagowych a nośnika 1-30% wagowych.
2. 2. Pasta szkliwowa według zastrz. 1, znamienna tym, że jako proszek metalu zawiera sproszkowane srebro o średnicy ziarna 0,1-0,9//.
3. 3. Pasta szkliwowa według zastrz. 1, znamienna tym, żejako estry kwasów żywicznych zawiera estry kalafonii z alkoholami jednowodorotlenowymi, zawierającymi 1-4 atomów węgla.
4. 4. Pasta szkliwowa według zastrz. . 1, znamienna tym, że jako ester kwasu żywicznego zawiera ester abietynowego lub jego pochodnej, zwłaszcza kwasu czterohydroabietynowego z alkoholami jednowodorotlenowymi, zawierającymi 1-4 atomów węgla.

   Al