Способ металлизации заготовок керамических конденсаторов Советский патент 1981 года по МПК C04B41/88 H01G4/08 

1

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий на керамические материалы и может быть использовано в радиоэлектронной технике при изготовлении керамических конденсаторов.

В керамическом и конденсаторном . производствах известен ряд способов металлизации , заключающихся в различных методах предварительной подготовки керамической поверхности к металлизации и в разнообразньпс способах нанесения на нее металла.

Известные способы металлизации обеспечивают хорошее сцепление наносимого металла с керамической подложкой и широко используются в керамическом производстве.

В то же время известные способы в большинстве случаев предназначены для нанесения покрытий из благородных металлов, а также достаточно трудоемки в процессе производства.

Известен способ металлизации путем осаждения металла в ванне предварительной металлизации, нанесения слоя кремниевой кислоты и нагревания. Указанный способ обеспечивает получение качественного металлического покрытия с прочным его сцеплеп нием с керамической подложкой flJ.

Наиболее близким технич еским решением к изобретению является способ

10 металлизации заготовок керамических конденсаторов путем шерохования поверхности, предварительного нанесения металлизационной пасты, вжигания последней, никелирования с последу15кмцим лужением. По этому способу первый слой металлизации, обеспечивающий достаточное сцепление с керамикой и хорошую электропроводность, формируют путем вжигания паст на ос20нове диспергированных в органическом связующем порошков, благородных металлов (серебра, палладия, платины их сплавов), молибдена с марганцен или никеля. Последующее никелирование для улучшения смачивания ме та рогшэационного слоя припоями произэводятлишь длямолибден-марганцевой металлизации. Пайку (оловянирование покрытий на основе серебра и никеля осуществляют без второго слоя металлизации. Способ металлизации вжига-ниам наст, содержащих порошки благородных металлов, например серебро, широко применяется в существующем производстве. Он прост, технологичен 2. Однако данный способ экономически дорог и приводит к большому расходу дорогого 1 дефицитного серебра, так как для обеспечения комплекса необхо димых электрических параметров конденсаторов (емкость, тангенс, угол потерь и т.д. толщина металлизационного слоя должна быть не менее 5 мкм, а выпуск конденсаторов достигает сотен миллионов штук в год. Металлизация же конденсаторной керамики на основе титанатов щелочноземельных металлов (BaTiOg CaTIOg, SrTiOa. т.п.) вжиганием паст, содержащих порошки неблагород ных металлов (молибден-марганец, никель, железо и яр-) невозможна. Причина заключается в восстановлени керамики при обжиге ее в защитных и восстановительных средах, необходимых для предотвращения окисления по крытий из неблагородных металлов. Следствием восстановления является потеря керамикой электроизоляционны свойств. Цель изобретения - повьшение про ности сцепления металла .с керамикой и улучшение электрич.еских характери тик конденсаторов. 7 4 Указанная цель достигается тем, то согласно способу металлизационных заготовок керамических конденсаторов, включающему шерохование поверхности, никелирование с последующим лужением, щерохование осуществляют путем нанесения на поверхность заготовок керамических частиц с размером мкм или их суспензии с последующей термообработкой заготовки при 13001400 С, а перед лужением наносят гальваническим осаждением олово-висмутовое покрытие. При термическом шероховании, сущность которого заключается в припекании частиц керамики размером до 150 мкм того же состава, что и снова, покрытие не образуется. Процесс припекания совмещается с процессом спекания сырой керамики и в зависимости oiT ее состава проводится при 1300-14рО С т.е. фактически для осуществления термического шерохования не требуется специальных защитньт атмосфер и специальных температурных режимов. Совмещение операции термического шерохования с процессом обжи1;а (спекания) керамических заготовок существенно удешевляет технологический процесс и .делает его непрерывным. Кроме того, терми 1еское шерохованиб имеет преимущества перед другим способом шерохования, заключающиеся в сохранении механической прочности и электрических свойств тонких ( до 200 мкм и хрупких пластин на основе окисной кер 1мики, содержащейВлияние способов шерохования на свойства керамических заготовок показано в табл. 1. Таблица I

Химическое травле- ние в HjPOx10X10 Механический (зачистка шкуркой шлифовальной)10X100,9 0,95 68JO 3,3-10 0,27 2L 3,3-10 2„110 0,6

Термическое шерохование (предлагаемый способ

Контрольный образецtg согласно ГОСТ 5621-77 не должен °W4 Покрытие на контрольном образце

вжиганием серебоосопяпжашей пасты-.Как видно из табл. 1, известные способы шерохования усложняют техпроцесс и ухудшают свойства тонких и хрупких керамических пластин на основе BaTiOj .или практически не- : приемлемы.. .

В предлагаемом способе нанесения первого слоя металлизации осуществляется химическим никелированием, обеспечивающим достаточное сцепление керамики с металлизационньач слоем за счет предварительного термического шерохования поверхности керамических пластин и достаточную электропроводность металлической обклЗдки. Диэлектрические потери в коцденсаторе с одним только слоем металлизации не превышают нормативные (по ГОСТ 5621-77) при толщине обкладки О,7-2 мкм.

Нанесение первого металлизационно го слоя химическим никелированием позволяет полностью искшочить из процесса драгметаллы, не требует операции обжига в защитных средах и использования в производстве конденсаторов керамики, стойкой в восстановительных средах при температура-х обжига.

Второй слой металлизации на основе электрохимического сплава олововисмут, наносимый гальваническим спо собом, позволяет применить для процеСг са пайки конденсаторов высоко производительное автоматическое оборудование. Второй слой при толщине 3-4 мкм

Продолжение табл. J

2,11,5-10 2,21о 2,0,

2,11,5-10 2,3-10 1,9

повышает механическую прочность тонких и хрупких керамических заготовок, уменьшает вредное воздействие термоудара при скоррстной пайке методом окунания, з ключаицимся в погружении зафлюсованной детали в расплавленный оловянно-свинцовый припой, позволяет использовать в качестве флюсующих составов дешевые и доступные вещества, так как пайка по олову и его сплавам осуществляется без за труднений.i

Предложенный способ металлизации керамических конденсаторов осуществляют следующим образом. По обычной керамической технологии путем прокатки Слитья )получают групповые заготовки-пластины из конденсаторной керамики толщиной 0,2-0,5 мм. На полученные пластины наносят слой предварительно: полученных измельченных керамических частиц размером до 150 мкм пересыпанием пластин nprt их укладке на обжиг, либо нанесением в виде суспензии. В процессе обжига заготовокпластин при 1300-1400 С между прослойками измельченных керамических частиц последние припекаютсй к поверхности, образуя развитой рельеф ( шероховатость.). После термического ше-. роховаиия осуществляют химическое осаждение никеля толщиной 1-2 мкм. Полученное тонкое никелевое покрытие . упрочняют гальваническим нанесением превьпиать величины получена без шерохования

Олово-висмутового подслоя. После этого групповые заготовки-пластины разделяют на элементы заданной емкости и подвергают лужению мяг КИМ свинцово-оловянным припоем с одновременной припайкой выводов.

Показатели свойств 10 -10 500

1-2

Способ с предварительным травле8725178

Эффективность предлагаемого способа подтверждается результатами испытаний, представленными в Уабл. 2, в сравнении с характеристиками конденсаторов К10-78, изготовленных с использованием различных способов подготовки металлизируемой поверхности,

Таблица 2

3 4

34000 40-60

+85 -40-+85