采用银/导电陶瓷复合内电极浆料制造多层器件的工艺研究

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随着表面组装技术和电子设备小型化、轻量化、高性能化的发展,多层片式元器件成为社会发展的主流产品,多层技术的发展使器件内部电极的面积大大增加,因此,多层电子元件的成本中电极材料所占的比例越来越大,而且现在用于生产的内电极浆料多是Pd、Ag、Bd-Ag、Pt等贵金属材料,这样器件的成本就很高,基于这样的背景,研发一种适于生产又价格便宜的内电极浆料成为本课题的出发点。由于导电陶瓷具有电阻率低、熔点高、性质稳定、与陶瓷介质热胀系数相近等优点,所以我们采用向传统内电极浆料银浆中掺入导电陶瓷粉的办法制得了银/导电陶瓷复合内电极浆料,期望我们的银/导电陶瓷复合内电极浆料能够取代银浆料,达到生产要求。对银/导电陶瓷复合内电极浆料本课题组已经对其烧成电极的微观相貌及导电性做了研究,本文重点是对银/导电陶瓷复合内电极浆料的热性能进行研究,并设计了将银/导电陶瓷复合内电极浆料用于生产的中试实验工艺设计。通过对银/导电陶瓷复合内电极浆料烧成的电极做SEM和XRD分析,我们得到其烧成的电极与银浆料烧成的电极一样,有很好的烧成表面,表面光亮、平滑、致密。银/导电陶瓷复合内电极浆料在烧结过程中,导电陶瓷和银在结构上没有发生变化,它们只是简单的物理机械混合,银/导电陶瓷复合电极形成网络通道结构。在银/导电陶瓷复合内电极浆料的电性能方面我们研究了导电陶瓷含量、导电陶瓷种类、导电陶瓷的细度和烧结温度对银/导电陶瓷复合内电极浆料的导电性的影响。当导电陶瓷含量比例<12%时,银/导电陶瓷复合电极的室温电阻率一直和银电极的电阻率在一个数量级上,而且增加速率很小;当导电陶瓷含量很小时(质量分数小于15%),银/导电陶瓷复合内电极浆料中导电陶瓷种类对银/导电陶瓷复合内电极浆料导电性能的影响不是太明显;在导电陶瓷含量相同的情况下,导电陶瓷的颗粒越小,银/导电陶瓷复合电极的室温电阻率越低;银/导电陶瓷复合内电极浆料的烧成温度对银/导电陶瓷复合电极室温电阻率的影响不大。本文重点对银/导电陶瓷复合内电极浆料的热性能进行了研究,首先对两种种类四种目数的银/导电陶瓷复合内电极浆料、工业用银浆料、工业用NiCuZn铁氧体粉料做了差热分析实验,分析实验结果我们得到镍酸镧(LaNiO3)系列和镍酸铁镧(LaFe0.25Ni0.75O3)系列导电陶瓷的复合浆料的差热曲线大致相似,失重温度范围基本都在80℃到300℃之间,失重量偶有差别,但在允许范围内,之后无明显的失重,DTA曲线也无明显杂项峰,表现为吸热;银/导电陶瓷复合内电极浆料的失重情况与工业用内电极银浆料的失重情况、与NiCuZn铁氧体粉料的失重情况在失重区间及失重量上能够达到匹配,进而得到银/导电陶瓷复合内电极浆料在烧结过程中能与NiCuZn铁氧体粉料达到热反应的匹配。其次对银/导电陶瓷复合内电极浆料和NiCuZn铁氧体粉料做了收缩率实验,通过实验分析得到银/导电陶瓷复合内电极浆料与NiCuZn铁氧体粉料的收缩区间理论上基本一致,收缩率大小也基本一致,我们初步得出结论是两者收缩性基本相匹配。从电特性和热特性等方面银/导电陶瓷复合内电极浆料都能在理论上取代银浆料,因此我们做了将银/导电陶瓷复合内电极浆料用于生产的中试实验工艺设计,此工艺设计特色是把内电极浆料分为了两种,线圈电极浆料和点电极浆料,这样更节省浆料,适合大规模生产。
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