Способ металлизации пьезоэлектрических изделий Советский патент 1978 года по МПК C04B41/14 

Изобретение относится к технологии металлизации поверхностей пьезоэлектрических изделий.

Известен способ металлизации керамики путем вжигания серебряной пасты l , Однако его применение для металлизации ljf 2 пьезоэлектрической керамики не обеспечивает достаточно высокого сцепления металла с керамикой ,

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ металлизации пьезокерамических изделий путем нанесения серебряной пасты на поверхность изделия с последующим вжиганием серебра в пьезокерамику З Основными недостатками данного способа металлизации является относительно низкое качество металлического слоя, обусловленное стягиванием серебра при повышенной температуре и обнажением пьезокбрамики в тех местах, где был нанесен более тонкий слой пасты; сравнительно низкая электропроводность серебряного слоя и низкая механическая прочность его соединения с пьезокерамическим основанием. Данное обстоятельство обусловлено тем, что при восстановительной среде, определяемой присутствием углекислого газа, имеет место неполное восстановление серебра, слой, нанесенный вжиганием, имеет пористую структуру и Не обладает полной объемной проводимостью металлического серебра, что снижает добротность пьезоэлектрических изделий.

Целью изобретения является повышение адгезии, электропроводности покрытия и добротности пьезоэлектрических изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе металлизации пьезоэлектрических изделий путем нанесения серебряной пасты на их поверхность с последующим вжиганием покрытия на поверхности изделий в процессе вжигания с помощью электрических колебаний ультра и гиперзвуковой частоты возбуждают поверхностные акустические волны с длиной волны, превышающей толщину покрытия.

В результате возбуждения поверхностных акустических волн достигается снижение оптимальной температуры вжигания, при которой коллоидное соединение металлического серебра с боратом свинца и окисью висмута проникает в поверхностные слои пьезокерамики на максимсшьную глубину и дает высокую 3 степень сцепления кристаллов серебра между собой, а также с пьезокерамическим основанием. Снижение оптималь ной температуры вжигания упрощает технологический процесс. Качество электродов, полученных при возбуждении поверхностных акуст 1ческих волн повышается за счет того,что механиче ские напряжения,возникающие в пленке покрытия,способствуют более равномер ному распределению коллоидного соеди нения по поверхности пьезокерамики и препятствуют стягиванию серебра и обнажению отдельных участков изделия Кроме того, улучшаются условия удаления углекислого газа из толщи коллоидного соединения серебра с плавнем, что приводит к более полному восстановлению металлического сереб ра. За счет этого увеличивается электропроводность серебряного слоя и возрастает его адгезия. В процессе металлизации яозмо.жно возбуждение поверхностных акустических волн Рэлея, Лэмба, Лява Сезава, Стоили, Гулаева-Блюстейна, а также различных сочетаний данных типов воли. На фиг.1 и 2 показаны вариа гх1л возбуждения поверхиостных. волн, Пье зокерамическое изделие, содержит вжигаемый слой 1, периодическую сис тему 2 возбуждаю аих электродов; сте лянную или пьезокерамическую пласти ну 3, слой жидкости 4, генератор 5 электрических колебг1НИ11, катушку индуктивности б, электромагнит 7, источник постоянного ТО1Ш 8, Поверхностные акустические волны на поверхности пьезоэлектрического изделия возбуждают с пойощью электр акустического преобразователя, сос тоящего из периодической спсте 4Ы 2, электродов, например встречно-штыревой системы, и стеклянной пластины 3, С целью повышения эффективнос ти возбуждения поверхностных акусти ческих волн пластина 3 может быть выполнена из пьезоэлектрического материала. Электроакустический преобразователь 2 и 3 помещают на учас ке поверхности пьезоэлектрического изделия, свободном от вжигаемой сер бряной пасты. Зазор между преобразо вателем и изделием для улучшения связи между ними при низких тем пературах может быть заполнен жидкостью 4. При подаче на электроды электрических колебаний с выхода генератора на пьезоэлектри ческом изделии возбуждаются поверхностные акустические волны. При высоких температурах (выше точки Кюри материала изделия и преобразователя) поверхностные акустические волны возбуждают бесконтактным электромагнитно-акустическим методом за счет пондеромоторного взаимодействия магнитного поля электромагнита, питаемого от источника 8 постоянного тока, и вихревых токов, наводимых в слое восстановленного серебра с помощью катушки индуктивности, подключенной к выходу генератора электрических колебаний. Возбуждение поверхностных акустических волн данным методом возможно по достижении в печи достаточно высокой температур)ы ( ) , когда углекислое серебро или окись серебра начинает восстанавливаться до металлического, например, при получении серебряных электродов толщиной 10 мкм частоту электрических колебаний возбуждающих волн Гулаева-Блюстейна выбирают равной 100-120 МГц. При этом поверхностные акустические волны локализуются: в слое толщиной 20 мкм, примерно равной длине волн и превосходящей толщину покрытия. При этом адгезия электродов возрастает на 12-15%, кроме того повышается электропроводность серебряного слоя, что приводит к увеличению добротности пьезоэлементов на 20-25%. Формула изобретения Способ металлизации пьезоэлектрических изделий путем нанесения серебряной пасты на их поверхность-с последующим вжиганием покрытия, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения адгезии и электропроводности покрытия и Добротности пьезоэлектрических изделий, на поверхности последних в процессе вжигания с помощью электрических колебаний ультра- и гиперзвуковой частоты возбуждают поверхностные акустические волны с длиной волны, превышающей толщину покрытия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент Японии W 21569, кл. 20/3 13, 1972. 2.Патент США № 3516857, кл 117-212, 1971. 3.Глозман И.А, Пьезокерамика. М., Энергия , 1972, с. 17-28..

Фие J