Электропроводящая композиция Советский патент 1992 года по МПК H01B1/02 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления толстопленочных проводников с высокой адгезией к подложкам из диэлектрического материала.

Известна электропроводящая композиция, содержащая смесь мелкодисперсного серебра и палладия, стеклообразующие оксиды свинца, кремния, бора, алюминия или оксид висмута при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Смесь мелкодисперсных серебра и палладия (серебра в смеси 75-85 мас.%, палладия 25-15 мас.%)90-99 Оксид свинца (II) 0,67-8.5 Оксид кремния (IV) 0,10-2,235 Оксид бора 0,04-0,875 Оксид алюминия 0,01 -0.23

или

Оксид висмута (III)1 -10

Наиболее близким техническим решением является электропроводящая композиция, содержащая мелкодисперсное серебро или смесь мелкодисперсных серебра и палладия, стеклообразующие оксиды висмута, свинца, кремния, бора, кальция, алюминия, цинка и нафтанат марганца при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:

Мелкодисперсное серебро или смесь мелкодисперсных серебра и палладия (серебра в смеси 77 мас.%. палладия 23 мас.%) 78.64-98.03

Оксид висмута (III)0-12.82

Оксид свинца (И)0,71-4,46

Оксид кремния (IV)0.55-3.47

-ч

Ю 00 00 00

VI

Оксид бора Оксид кальция Оксид алюминия Оксид цинка Нафтанат марганца

0,09-0,58

0,16-1.00

0,11-0,70

0.08-0,51

0,005-0,16

Недостатком данной композиции является невысокая адгезия - не более 200 кг/см2 к подложке из диэлектрического материала, например, из алюмооксидной керамики. При этом термостабильность не хуже 20%: после выдержки проводника в течение 990-1010 ч при 120-130°С адгезия уменьшается не более чем на 20%. Изделия, полученные на основе такой композиции, характеризуются низкой эксплуатационной надежностью и низким выходом годных.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и выхода годных изделий на основе электропроводящей композиции путем увеличения адгезии без ухудшения термостабильности.

Поставленная цель достигается тем, что известная электропроводящая композиция, содержащая мелкодисперсное серебро или смесь мелкодисперсных серебра и палладия, стеклообразующие оксиды висмута, свинца, кремния и бора, дополнительно содержит оксиды магния, марганца (II) и сурьмы (III) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Мелкодисперсное серебро или смесь мелкодисперсных серебра и палладия 89-94

Оксид висмута (III)3,01-8,25

Оксид свинца (II)1,10-3.25

Оксид кремния (IV)0,50-1,75

Оксид бора0,04-0,35

Оксид магния0.03-0,35

Оксид марганца (II)0,01-0,15

Оксид сурьмы (III)0,01-0.10

Сущность изобретения заключается в том, что, как установлено опытным путем, введение оксидов магния, сурьмы и марганца в указанных пределах способствует образованию более прочных адгезионных связей с подложкой из диэлектрического материала. Введение оксидов сурьмы и марганца препятствует процессу возможного восстановления свинца и висмута из их оксидов в процесса формирования проводящей пленки при вжигании проводящей пасты за счет остаточного углерода органической связки, входящей в ее состав. Металлический висмут и свинец могут образовывать хрупкую пленку на межзерен- ных границах серебра и палладия, что ведет к появлению трещин в проводнике, уменьшению его адгезии к подложке из диэлектрического материала и увеличению поверхностного сопротивления.

Введение мелкодисперсного серебра или смеси мелкодисперсных серебра и палладия менее 98 мас.% ухудшает смачиваемость поверхности проводящей пленки

свинцовооловянным припоем типа ПОС-61. появляются необлуженные участки диаметром более 0,15 мм. Введение мелкодисперсного серебра или смеси мелкодисперсных серебра и палладия более 94 мас.% приво0 дит к уменьшению адгезии и уменьшению стойкости к выщелачиванию свинцовооловянным припоем типа ПОС-61. Введение оксида висмута менее 3,01 мас.% и оксида свинца менее 1,1 мас.% приводит к умень5 шению адгезии и ухудшению смачиваемости поверхности проводящей пленки припоем. Введение оксида висмута более 8,25 мас.% и оксида свинца более 3,25 мас.% приводит к ухудшению термостабильности. Введение оксида висмута более

0 8,25 мас.%. кроме того, приводит к уменьшению влагостойкости и увеличению расте- каемости(увеличение ширины

проводника). Введение оксида кремния менее 0,5 мас.% и оксида бора менее 0,04

5 мас.% приводит к ухудшению термостабильности. Введение оксида кремния более 1,75 мас.% приводит к уменьшению адгезии и увеличению поверхностного сопротивления проводника. Введение оксида бора бо0 лее 0,35 мас.% .приводит к уменьшению влагостойкости. Введение оксида марганца менееО,01 мас.%, оксида сурьмы менее 0,01 мас.% и оксида магния менее 0,03 мас.% не обеспечивает заметного повышения адге5 зии. Введение оксида марганца более 0,15 мас.%, оксида сурьмы более 0,1 мас.% и оксида магния более 0,35 мас.% приводит к ухудшению термостабильности.

Исходя из требований проводимости,

0 содержание серебра в смеси мелкодисперсных серебра и палладия не менее 40 мае. %. Стеклообразующие оксиды вводятся в композицию в виде порошка стекла. Оксид висмута может частично вводится в виде

5 порошка как модифицирующая добавка, а частично содержаться в составе стекла.

Предлагаемая электропроводящая композиция позволяет получать проводники на подложках из диэлектрических материалов,

0 например из алюмооксидной керамики, кварцевого стекла и на диэлектрическом слое с адгезией 220-350 кг/см . После выдержки проводника при температуре 120- 130°С в течение 990-1010 ч

5 термостабильности или уменьшение адгезии не превышает 20%.

Пример 1. Из стеклообразующих оксидов висмута, свинца, кремния, бора, магния, сурьмы и марганца готовят стекло

путем сплавления шихты, состоящей из 41 г (4.1 мас.%) , 24,0 г (2.4 мас.%) РЬО, 12,0 г (1,2 мас.%) SI02, 2,0 г (0,20 мас.%) В20з. 0.6 г (0,06 мас.%) МдО. 0,2 г (0.02 мас.%) 5Ь20з и 0.2 г (0,02 мас.%) МпО.

Измельчают полученное стекло до по- рошка с удельной поверхностью 6000-9000 см /г, 80 г полученного порошка стекла тщательно перемешивают с 720 г мелкодисперсного серебра и 200 г мелкодисперсного палладия с размером частиц около 5 мкм. Затем смесь порошков перемешивают с 200 г органической связки на установке для приготовления проводниковых паст. В качестве органической связки используют связку, состоящую из 15 мае. ч. ланолина, 3 мае. ч. вазелинового масла и 1 мае. ч. циклогекса- нола.

Пасту наносят через трафарет на подложки из алюмооксидной керамики (марки ВК-94 или ВК-94-2) и вжигают в конвейер- ной печи при 800-850°С.

Адгезия (или прочность сцепления проводника с подложкой) AI составила 350 кг/см2, удельное поверхностное сопротивление - 0,015 Ом/см2. После выдержки про- водников в течение 1000 ч при 125°С адгезия Аа составила 315 кг/см2, т. е. термическая стабильность 10%.

Пример 2. Электропроводящую композицию готовят аналогично примеру 1, но вместо смеси мелкодисперсного сер ара и палладия используют мелкодисперсное серебро.

Пример 3. Электропроводящую композицию готовят аналогично примеру 1, а в качестве материала подложки используют кварцевое стекло.

Пример 4. Электропроводящую композицию готовят аналогично примеру 2, а в качестве материала подложки используют кварцевое стекло.

Пример 5. Электропроводящую композицию готовят аналогично примеру 1, а в качестве материала подложки используют диэлектрический слой на основе пасты ПД-8 (9, 10 и 11).

Пример 6. Электропроводящую композицию готовят аналогично примеру 2. а в качестве материала подложки используют

диэлектрический слой на основе пасты ПД-8 (9, 10 и 11).

В таблице приведены примеры выполнения: примеры 1- 10 в предлагаемых пределах, на подложках из различных материалов, примеры 11-26 показывают выход за пределы, пример 27 - по известному способу.

Как видно из таблицы, предлагаемая электропроводящая композиция позволяет получать проводники с адге.зией к подложке из диэлектрического материала, например, из алюмооксидной керамики, кварцевого стекла и на диэлектрическом слое с адгезией 220 - 350 кг/см и величиной термостабильности не хуже 20% в то время, как проводники на основе композиции по прототипу имеют адгезию не более 200 кг/см2. Проводники хорошо облуживаются припоями ПСрОС 2-58. ПОС-61 и совмещаются с отечественными серебропалладиевыми и рутениевыми резисторами.

Такие проводники, использованные в качестве выводов толстопленочных рутениевых резисторов, позволяют увеличить выход годных более чем на 10%. а также повысить их эксплуатационную надежность.

Формула изобретения Электропроводящая композиция, содержащая мелкодисперсное серебро или смесь мелкодисперсных серебра и палладия, стеклообразующие оксиды висмута, свинца, кремния и бора, отличающая- с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и выхода годных изделий на ее основе путем увеличения адгезии без ухудшения термостабильности, она дополнительно содержит оксиды магния, марганца (II) и сурьмы (Iff) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Мелкодисперсное серебро или смесь мелкодисперсных серебра и палладия 89- 94

Оксид висмута (III)3,01-8,25

Оксид свинца (II)1.10-3,25

0:хид кремния0,50-1.75

Оксид бора0,04-0,35

Оксид магния0.03-0,35

Оксид марганца (И)0,01-0,15

Оксид сурьмы (III)0,01-0.10

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления толстопленочных проводников. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и выхода годных изделий на основе электропроводящей композиции путем увеличения адгезии без ухудшения термостабильности. Электропроводящая композиция, содержащая мелкодисперсное серебро или смесь мелкодисперсных серебра и палладия, оксиды висмута, свинца, кремния, бора, магния, оксид марганца (II) и оксид сурьмы (III), позволяет получить проводники с адгезией к подложке до 350 кг/см и увеличить выход годных изделий более чем на 10%. 1 табл. Ё