專利名稱：用于形成電極的銀涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于形成具有低溫?zé)贫鄬犹沾呻娙莸碾姌O的銀涂料。
背景技術(shù)：
多層陶瓷電容(MLC)裝置在電子行業(yè)是公知的。MLC裝置通常是由絕緣坯片和通常含有金屬銀和鈀的導(dǎo)電涂料制備而得。特別地，導(dǎo)電銀-鈀涂料在坯片上按照需要的圖案進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。印刷坯片層疊在一起形成一種順序(registry)然后在壓力作用下層壓形成一個單片結(jié)構(gòu)。該單片結(jié)構(gòu)然后進(jìn)行燒制(通常在大約1250℃)形成MLC裝置。
近幾年，陶瓷絕緣材料經(jīng)過改進(jìn)已經(jīng)能夠在大約880℃和925℃范圍內(nèi)燒制。由于較低的燒制溫度，嘗試降低用于形成電極的傳導(dǎo)涂料中的鈀組分。鈀的價格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銀，所以減少它的使用能夠縮減大量成本。不幸地，試圖以含有100％銀配方制造傳導(dǎo)涂料只有很少的成效。主要問題是低粘性，銀移動，銀擴(kuò)散，和/或衰減的電子性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種新型和增強(qiáng)的傳導(dǎo)銀涂料用于形成低溫?zé)芃LC裝置。本發(fā)明涂料顯示了優(yōu)異的粘性和電子性能。在優(yōu)選實施方式中，該涂料包括銀粉，載體和抑制劑。銀粉包括具有小于或等于大約1μm最大粒子尺寸的粒子。抑制劑優(yōu)選包括鈦酸鋇基質(zhì)的含有小于或等于大約0.9μm最大粒子尺寸粒子的陶瓷組分。本發(fā)明還提供一種新型的低溫?zé)铺沾呻娙菁捌湫纬煞椒ā?br> 本發(fā)明前述和其他特征將在下文中更詳細(xì)地描述，尤其在權(quán)利要求書中指出，以下描述將詳細(xì)闡明本發(fā)明的具體實施方式
，這些是可顯示的，但是，也可以按照本發(fā)明原則使用不同的方法。
具體實施例方式
本發(fā)明傳導(dǎo)涂料包括銀粉、載體和抑制劑。本發(fā)明涂料不含有鈀、金或除了銀之外的任何金屬。優(yōu)選地，該涂料還包括穩(wěn)定劑和/或抗氧化劑。也可以包括其他輔助劑例如分散劑和觸變膠。
本發(fā)明涂料中使用的銀粉可以從各種可得到的資源中獲得。例如，適合的銀粉可以是美國羅得島州(Rhode Island)Engineered PowdersDivision of Technic Inc.of Woonsocket公司的商品名稱SILSPHERETM514銀粉。這種銀粉的粒子平均直徑在0.4～1.0μm以及純度超過99.5％(重量)。銀粉也可以由其他商業(yè)渠道獲得，但是具有小于或等于大約1μm平均粒子尺寸銀粉的使用是該涂料的一個關(guān)鍵因素。
本發(fā)明中使用的抑制劑優(yōu)選含有陶瓷金屬氧化物。優(yōu)選地，這樣的抑制劑含有鈦酸鋇基質(zhì)的材料。更特別地，該抑制劑優(yōu)選具有與用于形成坯片的絕緣粉相同或近似的組成。
抑制劑用于幫助促進(jìn)在絕緣層和后來燒制的電極層之間一致的膨脹率。抑制劑優(yōu)選具有小于或等于大約0.9μm的最大粒子尺寸。如前面提到的，抑制劑的適合來源可以是用于形成絕緣帶的絕緣粉。最好需要進(jìn)行粉末的粉碎，這樣可以為抑制劑提供合適的粒子尺寸。
用于形成坯片也可以用作本發(fā)明涂料組成中抑制劑的適合絕緣粉的示例，是一種低溫絕緣粉，其主要含有美國俄亥俄州Ferro Corporation ofCleveland公司出售的商品名稱ULFX7R的鈦酸鋇和氧化釹混合物。這種絕緣粉可以在880℃和925℃溫度范圍燒制。這種絕緣粉具有大約0.84μm粒子尺寸(d50)。抑制劑還可以在銀粉上以涂層的形式應(yīng)用。附著于銀粉的ZrO2可以從美國新澤西州Degussa Corporation of SouthPlainfield公司購買。
本發(fā)明涂料中使用的載體優(yōu)選含有樹脂和溶劑的混合物。優(yōu)選的樹脂/溶劑混合物包括在甲苯/乙醇的80/20(重量百分比)混合物中的10溶液百分重量的乙基纖維素。其他用于形成載體的適合溶劑包括，例如，乙基己醇和/或Exxon Chemical Company公司出售商標(biāo)為Exxsol D70的脫芳構(gòu)化脂肪族。
涂料優(yōu)選包括穩(wěn)定劑/抗氧化劑，例如，Ciba-Geigy’s IrganoxMD-1024。當(dāng)然，可以使用通用穩(wěn)定劑/抗氧化劑中的任何一種或其組合。穩(wěn)定劑/抗氧化劑用于保證涂料的保質(zhì)期延緩系統(tǒng)損壞時間。涂料還可以包括其他通用輔助劑例如觸變膠和分散劑。輔助劑的這些種類是在電子涂料中通常使用的并且是本領(lǐng)域公知的。
本發(fā)明涂料通過一起混合不同的組分而制備，例如，使用三輥粉碎機(jī)。粉碎后，涂料組成進(jìn)行過濾來去除大顆粒和結(jié)塊。優(yōu)選地，過濾器具有的最大開孔為大約1μm。為了確保涂料不含有超過1μm的銀粒子，過濾是關(guān)鍵的步驟。
低溫?zé)频腗LC裝置可以使用本發(fā)明涂料組成來制備。這種電容器的形成是通過提供多層絕緣坯片然后在坯片層上沉降涂料而得到。涂料可以使用任何一種通用技術(shù)進(jìn)行沉降，例如絲網(wǎng)印刷。一旦這些坯片以涂料涂覆，這些坯片疊形成重合并壓制形成一個單片。然后單片在860℃～940℃溫度范圍內(nèi)燒制來形成電容器。申請人因此結(jié)合參考美國專利No.5,296,426(尤其是第7列第26行(col.7，line26)到第8列第3行(col.7，line3))和No.4,379,319(尤其是圖2)，利用它們關(guān)于MLC裝置的技術(shù)教導(dǎo)。
以下實施例僅是用來說明本發(fā)明，并不應(yīng)該解釋為對權(quán)利要求的限制。
實施例1、涂料組合物A、B、C和D的制備是通過使用三輥粉碎機(jī)混合表1中列舉的重量份數(shù)的組分三小時然后在經(jīng)過1μm過濾器過濾混合物而得到。
表1

*粉碎到最大粒子尺寸為0.5μm。
實施例2用于制備絕緣坯片的成型涂料是通過在250ml球磨機(jī)中混合表2中列舉的組分。
表2

*可以從Ferro Corporation公司獲得。
使用175克0.5”氧化鋯介質(zhì)混合物150RMP粉碎大約2小時。加入43.4克B74001粘合溶液(大約36.5％PVB樹脂)到混合物中，然后混合6～8小時。然后該混合物經(jīng)過5μm標(biāo)準(zhǔn)過濾器，使用通用片式成型機(jī)成型形成大約千分之六寸厚度的坯片。
實施例3實施例1中的涂料組合物A在按照實施例2中描述的方法形成的坯片上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。坯片的印刷層進(jìn)行層疊形成順序(registry)并碾壓成單片進(jìn)行燒制。然后加上通用終止膠(TM63-120)。然后經(jīng)過常規(guī)的粘合劑燒毀周期進(jìn)行加熱單片并在925℃燒制經(jīng)4小時浸泡形成MLC裝置。相同的過程重復(fù)三次，除了分別使用實施例1中涂料組合物B，C和D而不是組合物A。每個形成的MLC裝置都顯示了大于140,000pF的電容以及在6μm小于大約2.5％的分散因子。
實施例4多層陶瓷電容(MLC)裝置1，2，3和4是按照實施例3中描述的同樣方式使用實施例2中形成的絕緣坯片而形成的。應(yīng)用于制造MLC裝置1，2，3和4的傳導(dǎo)涂料具有如實施例1中組成A相同的配方，除了傳導(dǎo)涂料含有表3中顯示的金屬和抑制劑。
表3

*以2000ppmZrO2涂覆的Degussa銀粉**粉碎到最大粒子尺寸為0.5μm。
MLC裝置1，2，3和4是120mils(千分之一英寸)×60mils(1206面積大小)并具有35層，每層都分別具有8.25μm、10μm、10μm和μm燒制厚度。MLC裝置1是控制器(含有Pd的傳導(dǎo)涂料)。檢測MLC裝置1，2，3和4的電子性能，其結(jié)果如表4所示。
表4

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以很容易明白本發(fā)明的其它優(yōu)點以及改進(jìn)。因此，具有較寬范圍的本發(fā)明不受在此顯示和描述的具體細(xì)節(jié)和具體實施例。相應(yīng)地，在不離開由權(quán)利要求及其等同所定義的精神可以進(jìn)行各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種形成低溫?zé)铺沾呻娙菅b置的方法包括步驟(i)制備多層絕緣坯片；(ii)制備含有銀粉、載體和抑制劑的傳導(dǎo)涂料組合物，所述銀粉具有小于1.0μm的最大粒子尺寸，所述抑制劑包括具有最大粒子尺寸小于0.9μm的粉碎陶瓷金屬氧化組合物；(iii)在所述絕緣坯片上沉降所述傳導(dǎo)涂料組合物，所述傳導(dǎo)涂料組合物置放在所述絕緣坯片層上，從而經(jīng)過燒制形成傳導(dǎo)電極；(iv)層疊所述絕緣坯片層形成一定順序并碾壓絕緣坯片層在一起而形成單片；然后(v)在860℃～940℃溫度范圍內(nèi)燒制所述單片。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述傳導(dǎo)涂料組合物不含有鈀和金。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括鈦酸鋇。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物還包括氧化釹。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物與用于形成所述絕緣坯片的材料是相同的。
6.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括氧化鋯。
7.一種不含鈀的傳導(dǎo)涂料組合物，其包括銀粉、載體和抑制劑，用于形成低溫?zé)贫鄬犹沾呻娙菅b置的電極，所述銀粉具有小于1.0μm的最大粒子尺寸，所述抑制劑包括具有最大粒子尺寸小于0.9μm的粉碎陶瓷金屬氧化組合物。
8.權(quán)利要求7所述的傳導(dǎo)涂料組合物，其中所述傳導(dǎo)涂料不含有金。
9.權(quán)利要求7所述的傳導(dǎo)涂料組合物，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括鈦酸鋇。
10.權(quán)利要求7所述的傳導(dǎo)涂料組合物，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物還包括氧化釹。
11.權(quán)利要求7所述的傳導(dǎo)涂料組合物，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括氧化鋯。
12.一種低溫?zé)贫鄬犹沾呻娙菅b置，其包括具有在多層之間形成導(dǎo)電電極的多層絕緣材料，所述多層陶瓷電容裝置的形成包括下述步驟(i)制備多層絕緣坯片；(ii)制備含有銀粉、載體和抑制劑的傳導(dǎo)涂料組合物，所述銀粉具有小于1.0μm的最大粒子尺寸，所述抑制劑包括具有小于0.9μm最大粒子尺寸的粉碎陶瓷金屬氧化組合物；(iii)在所述絕緣坯片上沉降所述傳導(dǎo)涂料組合物，所述傳導(dǎo)涂料組合物分布在所述絕緣坯片層上，可以經(jīng)過燒制形成傳導(dǎo)電極；(iv)層疊所述絕緣坯片層形成一定序順并將絕緣坯片層碾壓在一起形成單片；然后(v)在860℃～940℃溫度范圍內(nèi)燒制所述單片。
13.權(quán)利要求12所述的多層陶瓷電容裝置，其中所述傳導(dǎo)涂料組合物不含有鈀和金。
14.權(quán)利要求12所述的多層陶瓷電容裝置，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括鈦酸鋇。
15.權(quán)利要求14所述的多層陶瓷電容裝置，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物還包括氧化釹。
16.權(quán)利要求12所述的多層陶瓷電容裝置，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物與用于形成所述絕緣坯片的材料是相同的。
17.權(quán)利要求12所述的多層陶瓷電容裝置的形成方法，其中所述粉碎陶瓷金屬氧化組合物包括氧化鋯。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電極涂料組合物及其使用方法。該涂料包括銀粉、載體和抑制劑。銀粉優(yōu)選不含有鈀和金并包括具有最大粒子尺寸小于或等于大約1μm的粒子，抑制劑包括粉碎具有最大粒子尺寸小于或等于0.9μm粒子的陶瓷金屬氧化組合物。
文檔編號C04B35/636GK1568253SQ02819857
公開日2005年1月19日 申請日期2002年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月15日
發(fā)明者付波 申請人:費羅公司