Способ металлизации заготовок керамических конденсаторов

п 872517 ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕИЬСТВУ Союз СоветсннкСоцналнстнчесннаРеслублнн(51)М. Кл. С 04 В 41/14 Ркударстаеай комтет СССР аа делан эаарвтеийатерытй(54) СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ЗАГОТОВОК КЕРАМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ Изобретение относится к нанесе- нию металлических покрытий на керамические материалы и может быть использовано в радиоэлектронной технике при изготовлении керамических конденсаторов.В керамическом и конденсаторном производствах известен ряд способов металлиэации керамики, заключающихся в различных методах предварительной подготовки керамической поверх" ности к металлизации и в разнообразных способах нанесения на нее металла.Известные способы металлизацинобеспечивают хорошее сцепление нано-.симого 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. 2Известен способ металлизации путем осаждения металла в ванне предварительной металлизации, нанесения слоя кремниевой кислоты и нагревания. Указанный способ обеспечивает ф получение качественного металлического покрытия с прочным его сцеплен нием с керамической подложкой 1 3.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ то металлизации заготовок керамическихконденсаторов путем шероховання поверхности, предварительного нанесения металлизационной пасты, вжигання последней, никелирования с последующим лужением. По этому способу первый слой металлиэации, обеспечивавший достаточное сцепление с керамикой и хорошую электропроводность, формируют путем вжиганияпаст на основе диспергированных в органическом связуацем порошков, благородных металлов (серебра, палладия, платины, их сплавов), молибдена с маргаи.Способ шерохования МеханнРазмерзаготовкимм мм ческая прочност на разрушение,кг Тангенсугла диэлвктрическихпотерь,фг д 1 Электро -прочность,кВ Сопротивлениеизоляции МОма Химическое травление в НРО,Механический (зачистка шкуркойшлифовальной) ОХО 0,95 1 ОМ 10 0,9 цем или никеля, Последующее никелирование для улучшения смачивания металлиэационного слоя припоями производятлищь для.фмолибдйн-марганцевой металлизации. Пайку (оловянирование) покрытий на основе серебра и никеля осуществляют без второго слоя металлиэацнн. Способ металлизации вжига-; нием паст, содержащих порошки благородных металлов, например серебро, широко применяется в существующем производстве, Он прост, технологичен 21.Однако данный способ экономически дорог и приводит к большому расходу дорогого и дефицитного серебра, так как для обеспечения комплекса необхо- димых электрических параметров кон" денсаторов (емкость, тангенс, угол потерь и т.д.) толщина металлиэационного слоя должна быть не менее 5 мкм, а выпуск конденсаторов достигает сотен миллионов штук в год. Металлиэация же конденсаторной кера"мики на основе титанатов щелочнозе) мельных металлов (ВаТО, СаТОЗ, ЬгТ 0, ИцТ 0 и т.п.) вжиганием паст, содержащих порошки неблагород" ных металлов (молибден-марганец, никель, железо и др.) невозможна. Причина заключается в восстановлении керамики при обжиге ее в защитных или восстановительных средах, необходимых для предотвращения окисления покрытий из неблагородных металлов. Следствием восстановления является потеря керамикой электроизоляционных свойств.Цель изобретения - повышение прочности сцепления металла,с керамикой и улучшение электрических характерис" тик конденсаторов. 517,4Указанная цель достигается тем,что согласно способу металлизационныхЭзаготовок керамических конденсаторов,включающему шерохование поверхности,никелирование с последующим лужением,шерохование осуществляют путем нанесения на поверхность заготовок кера,мических частиц с размером150 мкмили их суспенэии с последующей тер 10 мообработкой заготовки при 13001400 С, а перед лужением наносят гальваническим осаждением олово-висмутовое покрытие,Ф При термическом шероховании, сущность которого заключается в припекании частиц керамики размером до150 мкм того же состава, что и снова, покрытие не образуется. Процесс 20припекания совмещается с процессомспекания сырой керамики и в зависимостиот ее состава проводится прн1300-1400 С т.е. фактически для осуществления термического шерохования 25не требуется специальных защитныхатмосфер н специальных температурныхрежимов. Совмещение операции термического шерохования с процессом обжига спекания) керамических заготовок существенно удешевляет технологический процесс и .делает его непрерывным. Кроме того, термическоешерохование имеет преимущества переддругим способом шерохования, заключающиеся в сохранении механическойпрочности и электрических свойствтонких ( до 200 мкм) и хрупких пластин на основе окисной керамики, содержащей ВаТОЗ,Влияние способов шерохования на 40 свойства керамических заготовок показано в табл. 1.Таблица 1Электрические свойства 681 О 3,310 0,27Я 2517 Продолжение табл. 1 Механическая РазмерзаготовЭлектрические свойства Способ шерохования Сопротивление Тангенс Электропрочность,кВ ки ф мм мм прочность на разрушение,кг угла диэлектрических изоляциипотерь,СД Термическое шерохование (предлагаемый способ 1,5-10 2,2 10 2,0, а. ОЙДО Контрольный образец ф 1,510 2,310 1,9ф011021 М.йд согласно ГОСТ 5621-77 не должен превышать величины3, 510%Покрытие на контрольном образце получено без шерохованиявжиганием серебоосопещкашей пасты; Как видно нз табл. 1,. известные способы шерохования усложняют техпроцесс и ухудшают свойства тонких и хрупких керамических пластин на основе ВаТ 03 .или практически неприемлемы.В предлагаемом способе нанесения первого слоя металлиэации осуществляется химическим никелированием, обеспечивающим достаточное сцепление керамики с металлизационным сло- ем за счет предварительного термического шерохования поверхности керамических пластин и достаточную злектропроводность металлической обкладки. Диэлектрические потери в конденсаторе с одним только слоем металлиэации не превышают нормативные (по ГОСТ 5621-77) при толщине обкладки 0,7-2 мкм.Нанесение первого металлизационно" го слоя химическим никелированием, позволяет полностью исключить иэ ,.процесса драгметаллы, не требует операции обжига в защитных средах и ис.пользования в производстве конденсаторов керамики, стойкой в восста-, новительных средах при температурах обжига.Второй слой металлиэации на осно" ве электрохимического сплава олово- висмут, наносимый гальваническим спо собом, позволяет применить ддя процеС-, са пайки конденсаторов высоко производительное автоматическое оборудова" ние, Второй слой при толщине 3-4 мкм повышает механическую прочность тонких и хрупких керамических заготовок, уменьшает вредное воздействие термоудара при скоростной пайке методом окунания, эаключаяцимся в погружении зафлюсованной детали в расплавленЗ 0 ный оловянно-свинцовый припой, позволяет испольэовать в качестве флюсу, ющих составов дешевые и доступныевещества, так как пайка по олову И его сплавам осуществляется беэ эа" Э 5 труднений. Предложенный способ металлиэациикерамических конденсаторов осуществляют следующим образом.40 По обычной керамической технологии путем прокатки литья )получаютгрупповые заготовки-пластины изконденсаторной керамики толщиной0,2-0,5 мм. На полученные пластины 45 наносят слой предварительно: полученных измельченных керамических частиц размером до 150 мкм пересыпанием пластин при их укладке на обжиг, либо нанесением в вида суспен" 5 а эин. В процессе обжига заготовокпластин при 1300-1400 С между прослойками измельченных керамическихчастиц последние припекаютсй к поверх.ности, образуя развитой рельеф ( шероховатостью. После термического ше-,рохования осуществляют химическоеосажденне никеля толщиной 1-2 мкм.Полученное тонкое никелевое покрытие .упрочняют гальваническим нанесением872517 Таблица 2 Показатели свойств Производственныйспособ металлиу Д10 -10 500 34000 40-60 +85 -40-+85 зации вжиганиемсере борсодержащей пасты,1-2 Способ с предварительным травлением поверхностии металлизациейникелем а10 -10 300-500 34000 Предлагаемый спо 5соб металлизации 0,5-1,2 10 -10 700 39000 60-80+85 -40-+85 формула изобретения ВНИИПИ Заказ 8941/39 Тираж 663Подписное Филиал ППП "Патент" г, Ужгород, ул, Проектная, 4 ПП П, Патент" 3 ак. 3О йолово-висмутового подслая. После .этого групповые заготовки-пластиныразделяют на элементы заданнойемкости и подвергакгФ лужению мягким свинцово-оловянным припоемс одновременной припайкой выводовТаким образом,.предлагаемый способ обеспечивает надежное сцепление токопроводящих обкладок скерамикой, З 5 низкие диэлектрические потери и повышенную электрическую прочность, а также исключает применение серебра в производстве конденсаторов К 10-7 В.В сравнении с известйыми способа" 40 ми предлагаемый способ отличается большей простотой, производительно" стью и не требует восстановительного обжига в случае металлизации не" благородными металлами. 45 Способ металлизации заготовок ке" рамических конденсаторов, включающий шерохование поверхности, никелироваЭФфективность предлагаемого способа подтверждаетоя результатами испытаний, представленными в табл. 2, в сравнении с характеристиками конденсаторов К 10-78, изготовленных с использованием различных способов подготовки металлизируемой поверхности,ние с последующим лужением, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения прочности сцепления металла с керамикой и улучшения электрических характеристик конденсато"ров, шерохование осуществляют путемнанесения на поверхность заготовоккерамических частиц с размером150 мкм или их суспензии с последующей термообработкой заготовки при1300-1400 С, а перед лужением наноосят гальваническим осаждением олововисмутовов покрытие.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 . Патент ФРГ У 2453227,кл. С 04 В 41/14, опублик, 1976.2, Справочник по пайке. Под ред.Лоцманова С.Н. И., "Машиностроение",1975, с. 210-239