Электропроводящая композиция

(5)5 Н 01 В 1/02 ОБРЕТЕНИЯЬСТВ ОП ОМУ СВИДЕТ АВТ,54) ЦИ МПОЗ Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления толстопленочных проводников с высокой вдгезией к подложкам из диэлектрического материала,Известна электропроводящая композиция, содержащая смесь мелкодисперсного серебра и палладия, стеклообразующие оксиды свинца, кремния, бора, алю ли оксид висмута при следующем ении компонентов, мас,%:Смесь мелкодисперсных серебра и палладия (серебра в.смеси 75-85 мас.%, лалладия 25-15 мас.%) 90-99Оксид свинца (1 1) 0,67-8,5 Оксид кремния (1/) 0,10 - 2,235Оксид бора 0,04 - 0,875Оксид алюминия 0,01 - 0,23 миния и соотнош ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Ы 1728887 А 1 2(57) Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления толстопленочных проводников, Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и выхода годных иэделийна основе электропроводящей композиции путем увеличения адгезии без ухудшения термостабильности. Электро- проводящая композиция, содержащая мелкодисперсное серебро или смесь мелкодисперсных серебра и палладия, оксиды висмута, свинца, кремния, бора,магния, оксид марганца (И) и оксид сурьмы (11), позволяет получить. проводники с адгезией к подложке до 350 кг/см и увеличить выход годных изделий более чем на 10%. 1 табл. Оксид висмута (1 И): . 1 -10. Наиболее близким техническим решением является электропроводящая композиция, содержащая мелкодисперсное серебро или смесь мелкодисгерсных 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.%) 78,64-98,03Оксид висмута ( И) . 0-12,82 Оксид свинца (И) 0,71-4,46 Оксид кремния (И) 0,55-3,47Оксид бора 0,09-0,58 Оксид кальция 0,16-1,00 Оксид алюминия 0,11 - 0,70 Оксид цинка 0,08-0,51 Нафтанат марганца 0,005 - 0,16 5 Недостатком данной композиции является невысокая адгезия - не более 200 кг/см к подложке из диэлектрического магтериала, например, из алюмооксидной керамики. При этом термостабильность не 10 хуже 20: после выдержки проводника в течение 990-1010 ч при 120 - 130 С адгезия уменьшается не более чем на 200 . Изделия, полученные на основе такой композиции, характеризуются низкой эксплуатационной 15 надежностью и. низким выходом годных.Цель изобретейия - повышение эксплуатационной надежности и выхода годных изделий на основе электропроводящей композиции путем увеличения адгеэии без ухудшения термостабильности. 20Поставленная цель достигается тем, что известная электропроводящая композиция, содержащая мелкодисперсное серебро или смесь мелкодисперсных серебра и палладия, стеклообразующие оксиды висмута, 25 свинца, кремния и бора, дополнительно содержит оксиды магния, марганца (И) и сурьмыпри следующем соотношении компонентов, мас. О :Мелкодисперсное серебро или смесь 30 мелкодисперсных серебра и палладия 89-94Оксид висмута (И ) 3,01-8,25 Оксид свинца (И) 1,10-3,25 Оксид кремния (В) 0,50-1,75 35 Оксид бора 0,04 - 0,35 Оксид магния 0,03-0,35 Оксид марганца (И) 0,01 - 0,15 Оксид сурьмы (И) 0,01 - 0,10 Сущность изобретения заключается в 40 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 45 материалаВведение оксидов сурьмы и марганца препятствует процессу возможного восстановления свинца и висмута из их оксидов в процесса формирования проводящей пленки при вжигании проводящей 50 пасты за счет остаточного углерода органической связки, входящей в ее состав, Металлический висмут и свинец могут образовывать хрупкую пленку на межзеренных границах серебра и палладия, что ведет 55 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. появляются необлуженные участки диаметром более 0,15 мм. Введение мелкодисперсного серебра или смеси мелкодисперсных серебра и палладия более 94 мас.оприводит к уменьшению. адгезии и уменьшению стойкости к выщелачиванию свинцовооловянным припоем типа ПОС. Введение оксида висмута менее 3,01 мас,.% и оксида свинца менее 1,1 мас. приводит к уменьшению адгезии и ухудшению смачиваемости поверхности проводящей пленки припоем. Введение оксида висмута более 8,25 мас.ои оксида свинца более 3,25 мас.% приводит к ухудшению термостабильности. Введение оксида висмута более 8,25 мас,%, кроме того, приводит к уменьшению влагостойкости и увеличению растекаемости (увеличение ширины проводника), Введение оксида кремния менее 0,5 мас.% и оксида бора менее 0,04 мас.оприводит к ухудшению термостабильности. Введение оксида кремния более 1,75 мас.приводит к уменьшению адгезии и увеличению поверхностного сопротивления проводника. Введение оксида бора более 0,35 мас.%,приводит к уменьшению влагостойкости. Введение оксида марганца менее 0,01 мас. О . оксида сурьмы менее 0,01 мас. Ои оксида магния менее 0,03 мас.оне обеспечивает заметного повышения адгезии. Введение оксида марганца более 0,15 мас.о , оксида сурьмы более 0,1 мас. и оксида магния более 0,35 мас. Оприводит к ухудшению термостабильности,Исходя из требований проводимости, содержание серебра в смеси мелкодисперсных серебра и палладия не менее 40 мас, о ,Стеклообразующие оксиды вводятся в композицию в виде порошка стекла, Оксид висмута может частично вводится в виде порошка как модифицирующая добавка, а частично содержаться в составе стекла,Предлагаемая электропроводящая композиция позволяет получать проводники на подложках из диэлектрических материалов, 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 термостабильности или уменьшение адгезии не превышает 207.,П р и м е р 1. Из стеклообразующих оксидов висмута, свинца, кремния, бора, магния, сурьмы и марганца готовят стекло. 12,0 г (1,2 мас. ) 5 Ог, 2,0 г (0,20 мас)ВгОз. 0,6 г (0,06 мас, ) М 90, 0,2 г(0,02мас.) ЯЬг 03 и 0,2 г (0,02 мас. О ) МпО,Измельчают полученное стекло до порошка с удельной поверхностью 6000-9000гсм /г, 80 г полученного порошка стеклатщательно перемешивают с 720 г мелкодисперсного серебра и 200 г мел кодисперсногопалладия с размером частиц около 5 мкм. 10Затем смесь порошков перемешивают с 200г органической связки на установке для приготовления проводниковых паст. В качестве .органической связки используют связку, состоящую из 15 мас, ч. ланолина, 3 мас, ч. 15вазелинового масла и 1 мас, ч. циклогексанола.Пасту наносят через трафарет на подложки иэ алюмооксидной керамики (маркиВКили ВК-2) и вжигают в конвейерной печи при 800 - 850 С.Адгеэия (или прочность сцепления проводника с подложкой) А составила 350гкг/см, удельное поверхностное сопротивление - 0,015 Ом/см, После выдержки прогводников в течение 1000 ч при 125 Садгеэия Аг составила 315 кг/см, т. е. термигческая стабильность 10%.П р и м е р 2. Электропроводящую ком-позицию готовят аналогично примеру 1, но 30вместо смеси мелкодисперсного сер бра ипалладия используют мелксдисперсное серебро,П р и м е р 3. Электропроводящую композицию готовят аналогично примеру 1, а в 35качестве материала подложки используюткварцевое стекло,П р и м е р 4. Электропроводящую композицию готовят аналогично примеру 2, а вкачестве материала подложки используют 40.кварцевое стекло,П р и м е р 5, Электропроводящую композицию готовят аналогично примеру 1, а вкачестве материала подложки используютдиэлектрический слой на основе пасты ПД45(9, 10 и 11). П р и м е р 6, Электропроводящую композицию готовят аналогично примеру 2, а в качестве материала подложки используют 50 диэлектрический слой на основе пасты ПД(9, 10 и 11),В таблице приведены примеры выполнения: примеры 1- 10 в предлагаемых пределах, на подложках из различныхматериалов, примеры 11-26 показываютвыход эа пределы, пример 27 - по известному способу.Как видно из таблицы, предлагаемаязлектропроводящая композиция позволяетполучать проводники с адгезией к подложкеиэ диэлектрического материала, например,из алюмооксидной керамики, кварцевогостекла и на диэлектрическом слое с адгезией 220 - 350 кг/см и величиной термостагбильности не хуже 20% в то время, какпроводники на основе композиции по прототипу имеют адгезию не более 200 кг/см .Проводники хорошо облуживаются припоями ПСрОС 2 - 58, ПОС - 61 и. совмещаются сотечественными серебропалладиевыми ирутениевыми резисторами.Такие проводники, использованные вкачестве выводов толстопленочных рутениевых резисторов, позволяют увеличить выход годных более чем на 10 о , а такжеповысить их эксплуатационную надежность.Формула изобретенияЭлектропроводящая композиция, содержащая мелкодисперсное серебро илисмесь мелкодисперсных серебра и лалладия, стеклообразующие оксиды висмута,свинца, кремния и бора,отли ча ю щаяс я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и выхода годных изделий на ее основе путем увеличения адгезиибез ухудшения термостабильности, она дополнительно содержит оксиды магния, марганца (1) и сурьмы (1 И) при следующемсоотношении компонентов, мас.%:Мелкодисперсное серебро или смесьмелкодисперсных серебра и палладия 8994Оксид висмута (1) 3,01 - 8,25Оксид свинца (11) . 1,10 - 3,25О:;сид кремния 0,50-1,75Оксид бора 0,04 - 0;35Оксид магния 0.03 - 0,35Оксид марганца (П) 0,01 - 0,15Оксид сурьмы (111) 0,01-0,10о о а Ю Ю а а с.О аф- сч счооооО О О О а ам оооо фа О М аооо а сч оСс асч О ч сч мсч ооооО Ю о оа сч сч оо оо аооа ч ч сч м Ооооч Ю Ю Ю Ю с оооо аюоо о оо лчоо а -Ч сЧ гамааОВ м,- ч м- сч оооаоа с а час.т о СЧ М М Ч СЧ Сч сч а с о оо ч ча м мм оо ам М 3 ааааа ч О сч а Оъ ч ч сч сч 1 ц ы 31 1С 1 ф х 1 1 Мсо ы с 1 1.С аа йх ыМсУОО Ф ххс ы са011 О 3-ЧХ аы Оссос х33а 11 с О,3 1 а 11 3 О 1 3 У4 оаЮ Ю оаа Ю Ю 3 сч аааа ооооаооч аооо о о С С1о Ю о о о о о Ч сч оо 3 Ч СЧоа юа о ч оо ооом сч сч ч юоооо 3 оо ч счоо ааО 1л 3сч ч а оооо ООООч сч сч сч Ю о а ооч сч сч ч о- сч счЧ СЧ счч сч сч ч 3 с 1 СО о О М юо аО лл с оо оо Ю ооо ооососо аллл Ю О о чЧ О л о 1СО л Оф лл л3 л 1ассфаысох а .т Мыса фффло м ла Оъ аО О 3 1 1 1 с 3Сс 1 С мочо ООс ОЪ ОЪ СО Со СО 11 а а Ф сч мю о- сч ч м сч О сч сч 1ы ф131 О 1 фх1 Х 3-ф 1 3 3 3а.цс Я1 соо13113-Осаа соус 1 3 13Фа с с 33 с 1 Ыфах ф 3х ох С4а1 3. С1Оы 0 хо 1СС. 1 11 С Х 1 11Фс . 1 32 Ф 2 Я 31 1о 3 С 11 1оИЦ143 ---1 1 О Ф ССО ООО 3 ааааа о чмафф- о счалою ло 4 - М - Ч Ч оооооо о ООЛО а Ю м ч ч сч м м ч оаоооооч О ОСОО О О ааааа о ч о о оОаооао оаоооосч сч сч сч ч а сч СЧ Ч Ч СЧ СЧ