ТОКОПРОВОДЯЩАЯ ПАСТА Российский патент 1994 года по МПК H01B1/02 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к составам токопроводящих металлизационных паст, и может быть использовано в керамическом конденсаторостроении для металлизации торцов необожженных заготовок конденсаторов монолитного типа.

Известна токопроводящая паста для металлизации необожженной конденсаторной керамики, содержащая порошок сплава Pt-Pd, углекислый марганец, этилцеллюлозу, этилцеллозольв, уайт-спирит, сосновое масло и триэтаноламин.

Данная паста позволяет снизить стоимость и повысить эксплуатационные характеристики изделий на ее основе в результате увеличения емкости, электропрочности и уменьшения толщины керамической пленки. В то же время эта паста обуславливает высокую стоимость изделий из-за наличия в ней дорогостоящей Pt. Кроме того, из-за особенностей компонентного состава и сеткотрафаретного метода нанесения пасты, она не может быть применена для металлизации наружных (торцевых) электродов необожженных конденсаторных заготовок контактным методом.

Наиболее близкой пастой к предлагаемой является токопроводящая паста для металлизации необожженной конденсаторной керамики, содержащая порошок Pd, этилцеллюлозу, этилцеллозольв, уайт-спирит, сосновое масло и триэтаноламин.

Указанная паста не содержит Pt и обеспечивает снижение стоимости изделий на ее основе в результате улучшения технологичности пасты и снижения толщины керамической пленки.

Существенным недостатком этой пасты является то, что она, как и другие известные пасты, не может быть применена для металлизации наружных (торцевых) электродов необожженных конденсаторных заготовок контактным методом, т. к. предназначена для металлизации сеткотрафаретным методом, а особенности состава ее жидких компонентов не обеспечивают высокого качества покрытия, наносимого контактным методом, используемым преимущественно для формирования наружных (торцевых) электродов. Кроме того, паста не обеспечивает более существенного повышения прочности сцепления с керамикой, что снижает качество контактного узла монолитного конденсатора и ограничивает достижение более высокого технического результата.

Предлагаемая паста позволяет устранить вышеуказанные недостатки и обеспечивает достижение более высокого технического результата, заключающегося в улучшении качества покрытия, наносимого контактным методом на торцы необожженных заготовок керамических конденсаторов, и контактного узла конденсатора в результате повышения прочности сцепления покрытия с керамикой.

Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемой токопроводящей пасте, преимущественно для металлизации торцов необожженных заготовок керамических конденсаторов, содержащей порошок палладия, этилцеллюлозу и сосновое масло, вышеуказанный технический результат достигается тем, что паста дополнительно содержит углекислый марганец, оксиды меди и алюминия, скипидар и олеиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. % : Порошок Pd 54-65 Этилцеллюлоза 0,75-1,9 Сосновое масло 9,4-30 MnCO₃ 1-5 Cu₂O 0,25-1,1 Al₂O₃ 0,3-1,5 Скипидар 9-19 Олеиновая кислота 0,3-1,5
В данном случае улучшение качества покрытия и контактного узла за счет повышения прочности сцепления покрытия с керамикой достигается в результате того, что входящий в состав пасты MnCO₃ является восстановителем по отношению к Pd и снижает его окисляющую способность в интервале температур 200-1300^оС, что способствует повышению адгезии электрода к керамике. Кроме того, оксиды меди и алюминия частично взаимодействуют между собой с образованием соединений CuAlO₂ и Cu₂Al₂O₄, которые, как и исходные компоненты, взаимодействуя с керамикой конденсатора при температуре ее обжига 1200^оС, способствуют образованию прочной связи палладиевого покрытия с керамикой.

Сопоставительный анализ предлагаемой пасты с прототипом показывает, что предлагаемая паста отливается от известной дополнительным содержанием MnCO₃, Cu₂O, Al₂O₃, скипидара и олеиновой кислоты. Таким образом, паста является новой, т. к. ее состав и соотношение компонентов в ней не известны из существующего уровня техники.

Анализ других технических решений в данной области техники, например по заявке СССР N 4665324/07, позволяет сделать вывод, что предлагаемая паста имеет изобретательский уровень, т. к. состав пасты и ее существенные отличия явным образом не следует из известного уровня техники. Кроме того, паста является промышленно применимой, что вытекает из результатов экспериментальной проверки, достигаемого технического результата и практических задач керамического конденсаторостроения.

Возможность осуществления изобретения подтверждается сведениями, относящимися к способу получения пасты, примерам оптимальных ее составов и результатам экспериментальной проверки (испытаний изделий).

Предлагаемую пасту получают следующим образом.

Предварительно приготавливают раствор органического связующего, для чего этилцеллюлозу, сосновое масло и скипидар, взятые в требуемом соотношении, перемешивают при температуре 70-80^оС до полного растворения этилцеллюлозы в смеси растворителей. Затем после охлаждения полученного раствора связующего в него добавляют заданное количество порошка Pd, MnCO₃, Cu₂O, Al₂O₃ и олеиновой кислоты и осуществляют одновременное смешивание и диспергирование в течение 72 ч в шаровых мельницах с отношением металл: шары равным 1: 3 по весу до образования однородной суспензии.

Полученную таким образом пасту используют для металлизации торцевых поверхностей необожженных заготовок монолитных конденсаторов контактным методом и получения наружных конденсаторных электродов.

Конкретные примеры оптимальных составов предлагаемой пасты, иллюстрирующие изобретение, приведены в табл. 1.

Свойства пасты и электродов и изделий на ее основе, определяющие достигаемый технический результат, подтверждаются результатами испытаний, данные о которых приведены в табл. 2.

Как следует из табл. 2, предлагаемая паста позволяет получать качественные покрытия с разбросом не более 3 мкм и увеличить в 1,2-1,4 раза прочность сцепления металлического покрытия с керамикой, что повышает надежность и работоспособность контактного узла конденсаторов.

Оптимальность состава пасты подтверждается тем, что при введении в состав MnCO₃ менее минимального количества 1 мас. % (выход за состав 1), Cu₂O менее 0,25 мас. % (выход за состав 3) и Al₂O₃ менее 0,3 мас. % (выход за состав 3) отмечается снижение прочности сцепления покрытия с керамикой до 170-190 кг/см². При введении в состав пасты MnCO₃ более 5 мас. % (выход за состав 3) Cu₂O более 1,1 мас. % (выход за состав 1) и Al₂O₃ более 1,5 мас. % (выход за состав 1) существенного повышения σ_щ. сверх оптимальных значений не наблюдается. При введении скипидара менее минимального количества 9 мас. % (выход за состав 1), а олеиновой кислоты более максимального количества 1,5 мас. % (выход за состав 1) дальнейшего улучшения технологических свойств пасты не наблюдается, а при введении скипидара более максимального количества 19 мас. % и олеиновой кислоты менее 0,3 мас. % (выход за состав 1) отмечается снижение адгезии необожженного покрытия к керамике из-за большой доли неполярных растворителей.

Экспериментально установлено, что наибольший технический результат достигается при заявляемом соотношении компонентов пасты.

В настоящее время отработан состав и техпроцесс получения пасты и изготовлены опытные образцы пасты и изделий на ее основе в условиях экспериментального производства. (56) Авторское свидетельство СССР N 1485315, кл. H 01 B 1/02, 1987.

Использование: для создания наружных электродов керамических монолитных конденсаторов. Сущность изобретения: паста содержит, мас. % : порошок палладия 54,0 - 65,0, углекислый марганец 1,0 - 5,0, этилцеллюлоза 0,75 - 1,9, сосновое масло 9,4 - 30,0, скипидар 9,0 - 19,0, олеиновая кислота 0,3 - 1,5, оксид меди 0,25 - 1,1, оксид алюминия 0,3 - 1,5. Технический результат: улучшение качества наносимого покрытия контактным методом и контактного узла конденсатора и повышение прочности сцепления покрытия с керамикой. 1 табл.

ТОКОПРОВОДЯЩАЯ ПАСТА преимущественно для металлизации необожженных заготовок керамических конденсаторов, содержащая порошок металлического наполнителя, углекислый марганец, этилцеллюлозу и сосновое масло, отличающаяся тем, что она содержит дополнительно скипидар, олеиновую кислоту, оксиды меди и алюминия и в качестве металлического наполнителя - порошок палладия при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Порошок палладия 54 - 65
Углекислый марганец 1 - 5
Этилцеллюлоза 0,76 - 1,9
Сосновое масло 9,4 - 30,0
Скипидар 9 - 19
Олеиновая кислота 0,3 - 1,5
Оксид меди 0,25 - 1,1
Оксид алюминия 0,3 - 1,5