一種導電銅漿料及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種導電銅漿料及其制備方法和應用。該導電銅漿料的原料配方包括下述按質(zhì)量百分比計的組分：銅粉55%-65%，氧化銅粉8-15%，玻璃粉2.8-4%，有機載體22-27%和分散劑0.4-0.8%。該導電銅漿料的制備方法包括下述步驟：將銅粉、氧化銅粉、玻璃粉和有機載體的混合物研磨，再與分散劑混合后碾壓，即可。本發(fā)明還公開了上述導電銅漿料在制備陶瓷電容器上的應用。本發(fā)明的導電銅漿料成本低，印刷在陶瓷瓷片上，在燒結(jié)前通過氧化還原處理，再燒結(jié)成形的產(chǎn)品，其增加了陶瓷電容器的耐壓性能。
【專利說明】一種導電銅漿料及其制備方法和應用 【技術領域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及電容器領域，尤其涉及一種導電銅漿料及其制備方法和應用。 【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有技術均使用銀導電漿料在陶瓷電容器素片上印刷、烘干，在大氣中使用網(wǎng)帶 爐燒結(jié)。近十年來銀的工業(yè)用途越來越多，世界白銀價格翻了五倍，多年來國內(nèi)外的研發(fā)人 員都在尋求新型的賤金屬可代替品。業(yè)內(nèi)人士都共同認定，銀電極涂層在濕熱條件下會產(chǎn) 生銀離子遷移，因此在要求品質(zhì)高的銀漿內(nèi)再摻入鈀等貴金屬或加厚銀的涂層來解決。為 了降低成本已有專業(yè)人士研制出銅漿料來替代銀漿料。廣東風華高科已研發(fā)出多層片式陶 瓷電容器(MLCC)端電極用銅漿料和Y5V單片陶瓷電容銅漿料（Y5V是單片陶瓷電容器其中 的一種)，已滿足于特定的產(chǎn)品配置制定的漿料，并未見可在多種型號皆可使用的銅漿料。 所以未見廣泛的推廣。
[0003] 發(fā)明專利（申請?zhí)枺?0120152154. 3)公開了一種片式陶瓷電容器表層電極用導電 銅漿料。由銅金屬粉末65-72%，玻璃粉4-7%，有機粘合劑24-30%構(gòu)成，金屬粉末由Cu和W 或由Cu和Mo構(gòu)成，是為了解決Cu的顆粒表面含氧的可能性，得到了 Y5V-6040部分電性能 成果（Y5V是型號，6040是表明單片圓形陶瓷電容器尺寸，直徑是6毫米，厚度為0. 4毫米)。
[0004] 上述發(fā)明和公開的文獻均是針對陶瓷電容器單一型號的要求使用的銅漿料，因此 介電常數(shù)并未達到企業(yè)標準，也未見拉力參數(shù)與耐壓參數(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所解決的技術問題在于為了克服現(xiàn)有的銀漿料成本過高、銀電極與焊錫之 間易產(chǎn)生銀離子遷移，因而陶瓷電容元器件老化后容量下降，損耗增大，而現(xiàn)有的銅漿料只 能針對單一型號的陶瓷電容器等缺陷，提供了一種導電銅漿料及其制備方法和應用。采用 本發(fā)明的銅漿料制備的陶瓷電容器耐壓性能提高，成本降低，而且在陶瓷電容器多種型號 (一類瓷SL、ΝΡ0,二類瓷Y5P、Y5U、Y5V)表面皆可使用，有利于促進陶瓷電容器的小型化發(fā) 展。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：
[0007] 本發(fā)明提供了一種導電銅漿料，其原料配方包括下述按各成分占原料總量的質(zhì)量 百分比計的組分：銅粉55%-65%，氧化銅粉8%-15%，玻璃粉2. 8%-4%，有機載體22%-27%和分 散劑(λ 4%-(λ 8%。
[0008] 其中，所述的銅粉的平均粒徑較佳地為1-3 μ m，所述的銅粉的形狀可為球型狀、方 型狀、菱型狀和片型狀中的一種或多種。
[0009] 其中，所述的氧化銅粉的平均粒徑較佳地為0.5-1 μ m，所述的氧化銅粉的形狀可 以是球型狀。
[〇〇1〇] 其中，所述的玻璃粉可為本領域常規(guī)使用的玻璃粉，較佳地其原料包括下述按質(zhì) 量百分比計的組分：2110 8-12%，030 8-12%，8丨20350-60%，11028-10%和83010-12%。所述的 玻璃粉可按本領域常規(guī)方法制備，較佳地通過下述方法制得：將玻璃粉的原料混合物燒結(jié)、 研磨、過300?400目篩、烘干即可。其中，所述的燒結(jié)的溫度較佳地為1350°C?1450°C， 燒結(jié)的時間較佳地為8?lOmin。 toon] 其中，所述的有機載體可為本領域常規(guī)使用的有機載體，較佳地其原料包括下 述按各成分占有機載體總量的質(zhì)量百分比計的組分：松油醇50-60%，丁基卡必醇醋酸酯 20-30%，乙基纖維素5-10%，鄰苯二甲酸二丁酯6-10%，聚乙二醇1-2%和鈦酸酯偶聯(lián)劑1-2%。 所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑較佳地為南京道寧化工公司生產(chǎn)的鈦酸酯偶聯(lián)劑DN-101。所述的 乙基纖維素較佳地購于上海赫里斯特化學公司。所述的聚乙二醇的重均分子量較佳地為 5500-7000。
[0012] 其中，所述的有機載體可按照本領域常規(guī)方法制得，較佳地通過下述方法制得：將 有機載體的原料混合物攪拌加熱至全部溶解即可。所述的攪拌加熱的溫度較佳地為60°C。
[0013] 其中，所述的分散劑可為本領域常規(guī)使用的分散劑，較佳地為上海比尤科工貿(mào)公 司出售的分散劑，其型號為BY101A。
[0014] 本發(fā)明所述的導電銅漿料中還可含有本領域銅漿料中常規(guī)添加的各種其他添加 齊IJ，只要其不顯著影響本發(fā)明的導電銅漿料效果即可。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種導電銅漿料的制備方法，其包括下述步驟：按照上述導電銅 漿料的原料配比，將銅粉、氧化銅粉、玻璃粉和有機載體的混合物研磨，再與分散劑混合后 碾壓，即可。
[0016] 其中，所述的研磨可按照本領域常規(guī)的研磨操作，較佳地在三輥軋機上進行研磨， 研磨的時間較佳地以混合物的平均粒徑在刮板細度計試刮為1?5 μ m為止。
[0017] 其中，所述的碾壓可按照本領域常規(guī)的碾壓操作，較佳地在三輥軋機上進行碾壓， 一般碾壓4?5次。
[0018] 本發(fā)明還提供了上述導電銅漿料在制備陶瓷電容器上的應用。
[0019] 其中，所述的制備陶瓷電容器可按照本領域常規(guī)操作，較佳地為采用絲網(wǎng)印刷，在 陶瓷電容器素片上印刷導電銅漿料，150?180°C初步烘干，220?240°C再次烘干直至所述 導電銅漿料的表面呈紫紅色或淺灰色，之后在氫氮混合氣體中加熱，最后在氮氣中燒結(jié)即 可。
[0020] 其中，所述的絲網(wǎng)印刷可為本領域常規(guī)使用的絲網(wǎng)印刷，較佳地為250?300目絲 網(wǎng)印刷。
[0021] 其中，所述的初步烘干的時間一般以表面為咖啡色為止，較佳地為3?5min。
[0022] 其中，所述的氫氮混合氣體較佳地為氫氣體積占12%的氫氮混合氣體。所述的加 熱的溫度較佳地為320?350°C，所述的加熱的時間較佳地為15?20分鐘。
[0023] 其中，所述的燒結(jié)的溫度較佳地為850?860°C，所述的燒結(jié)的時間較佳地為8? 15分鐘。
[0024] 在符合本領域常識的基礎上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實 例。
[0025] 本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。
[0026] 本發(fā)明的積極進步效果在于：
[0027] ( 1)采用導電銅漿料代替銀漿料，有效解決銀的資源緊張的問題，不但降低了陶瓷 電容的制造成本，而且在后道焊接工藝上無需使用含銀的焊錫，從而降低成本，有利于在市 場上的推廣。
[0028] (2)本發(fā)明的導電銅漿料在多種陶瓷電容基體上皆可使用，適用于陶瓷單片電容 一類瓷（SL/NP0等)，二類瓷（Y5P/Y5U/Y5V)，不須針對上述規(guī)格型號基片（素片）的配方成 份的變化而改變導電銅漿料的配方，是上述型號皆可使用的一種導電銅漿料，在企業(yè)實際 生產(chǎn)上帶來了極大的便利。
[0029] (3)本發(fā)明制備的導電銅漿料加工成形的電極可長期保存(半年內(nèi)不氧化)，不但 解決了銀電極的銀離子易遷移問題，而且在某些型號的陶瓷電容電性能參數(shù)損耗優(yōu)于銀電 極的參數(shù)。
[0030] (4)本發(fā)明制備的導電銅漿料印刷在陶瓷瓷片上，增加了陶瓷電容器的耐壓性能， 一般增加耐壓2000V，使用廠商可利用其特性，將陶瓷電容器的素片減薄，增大其產(chǎn)品的容 量，而耐壓又達到客戶的要求，促進陶瓷片狀電容器的小型化，并且減少素片粉料的使用 量。 【具體實施方式】
[0031] 下面通過實施例的方式進一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實 施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商 品說明書選擇。
[0032] 下述各實施例中的百分比，除另有說明以外皆為質(zhì)量百分比。
[0033] 實施例1
[0034] (1)玻璃粉：按質(zhì)量百分比取 ZnO 10%，CaO 12%，Bi20356%，Ti0212%，BaO 10% 原料 在粉末混合粉碎機中混合2分鐘，然后倒入坩堝中，送入馬弗爐內(nèi)至1450°C熔融，取出用耐 高溫棒攪勻，再燒結(jié)5分鐘倒入蒸餾水中淬得玻璃顆粒，在星球式研磨機研磨72小時取得 1-2 μ m玻璃粉，經(jīng)400目篩，烘干待用。
[0035] (2)有機載體：按質(zhì)量百分比取松油醇54%，丁基卡必醇醋酸酯28%，乙基纖維素 7%，鄰苯二甲酸二丁酯8%，聚乙二醇1. 5%，鈦酸酯偶聯(lián)劑DN-101 (南京道寧化工）1. 5%，將 上述材料混合加熱至60°C，攪拌直至乙基纖維素全部溶解取得有機載體。乙基纖維素購于 上海赫里斯特化學公司，聚乙二醇的重均分子量為5500-7000。
[0036] 注：以上（1)、（2)各種化劑均在上?；瘜W試劑總公司購得。
[0037] (3)導電銅漿料的制備：取銅金屬粉末1-3 μ m6. 0份，取氧化銅粉末0. 5-1 μ ml. 2 份，?。?)玻璃粉0. 35份，將以上三種粉末材料混合均勻，再加入（2)有機載體2. 40份攪 拌，經(jīng)三輥軋機連續(xù)碾壓四次，用刮板細度計試刮，漿料細度小于5 μ m以下，再加入分散劑 (BY101A，購于上海比尤科工貿(mào)公司）0. 05份碾壓二次，得到導電銅漿料為膏體狀，呈棕紅 色，流平性良好。上述份均為重量份。
[0038] (4)將本發(fā)明導電銅漿料分別印刷在四種型號陶瓷電容素片上，分別為SL、 Y5P4718/102K/352、Y5U82190、Y5V。先用150°C烘干，將烘干的印有銅漿料的四種型號片再 用220°C，時間15分鐘氧化成紫紅色或是淺灰色。
[0039] (5)將（4)四種不同型號的陶瓷電容片放入由上海燦晶電子材料有限公司設計監(jiān) 制宜興飛達爐業(yè)公司制造 H133旋轉(zhuǎn)式氣氛爐中燒結(jié)，先抽真空，放入12%氫氮混合氣體升 溫至320°C保溫20分鐘后排放掉再放入純氮氣升溫至860°C燒結(jié)，保溫10分鐘，待冷卻后 取出檢測，各項電性能見表1-4。
[0040] 對比實施例1
[〇〇41] 將市售含Ag60%銀漿料分別印刷在四種型號陶瓷電容素片上，同樣分別為：SL、 Y5P4718/102K/352、Y5U82190、Y5V。150°C烘干后在大氣中網(wǎng)帶爐中燒結(jié)，得到銀電極陶瓷 電容片。各項電性能見表1-4。
[0042] 表1SL型陶瓷電容器性能比較
[0043]
【權(quán)利要求】
1. 一種導電銅漿料，其特征在于，其原料配方包括下述按各成分占原料總量的質(zhì)量百 分比計的組分：銅粉55%-65%，氧化銅粉8-15%，玻璃粉2. 8-4%，有機載體22-27%和分散劑 0. 4-0. 8%〇
2. 如權(quán)利要求1所述的導電銅漿料，其特征在于，所述的銅粉的平均粒徑為1-3 μ m，所 述的銅粉的形狀為球型狀、方型狀、菱型狀和片型狀中的一種或多種；和/或，所述的氧化 銅粉的平均粒徑為〇. 5-1 μ m，所述的氧化銅粉的形狀是球型狀；和/或，所述的分散劑為上 海比尤科工貿(mào)公司出售的分散劑，其型號為BY101A。
3. 如權(quán)利要求1所述的導電銅漿料，其特征在于，所述的玻璃粉的原料包括下述按質(zhì) 量百分比計的組分：ZnO 8-12%，CaO 8-12%，Bi20350-60%，Ti028-10% 和 BaO 10-12%。
4. 如權(quán)利要求3所述的導電銅漿料，其特征在于，所述的玻璃粉通過下述方法制得：將 玻璃粉的原料混合物燒結(jié)、研磨、過300?400目篩、烘干即可；其中，所述的燒結(jié)的溫度為 1350°C?1450°C，燒結(jié)的時間為8?lOmin。
5. 如權(quán)利要求1所述的導電銅漿料，其特征在于，所述的有機載體的原料包括下述 按各成分占有機載體總量的質(zhì)量百分比計的組分：松油醇50-60%，丁基卡必醇醋酸酯 20-30%，乙基纖維素5-10%，鄰苯二甲酸二丁酯6-10%，聚乙二醇1-2%和鈦酸酯偶聯(lián)劑1-2%。
6. 如權(quán)利要求1?5中任一項所述的導電銅漿料的制備方法，其特征在于，其包括下述 步驟：將銅粉、氧化銅粉、玻璃粉和有機載體的混合物研磨，再與分散劑混合后碾壓，即可。
7. 如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述的研磨為在三輥軋機上進行研磨， 研磨的時間以混合物的平均粒徑在刮板細度計試刮為1?5 μ m為止；和/或，所述的碾壓 為在三輥軋機上進行碾壓4?5次。
8. 如權(quán)利要求1?5中任一項所述的導電銅漿料在制備陶瓷電容器上的應用。
9. 如權(quán)利要求8所述的應用，其特征在于，所述的陶瓷電容器由下述方法制得：采用絲 網(wǎng)印刷，在陶瓷電容器素片上印刷導電銅漿料，150?180°C初步烘干，220?240°C再次烘 干直至所述導電銅漿料的表面呈紫紅色或淺灰色，之后在氫氮混合氣體中加熱，最后在氮 氣中燒結(jié)即可。
10. 如權(quán)利要求9所述的應用，其特征在于，所述的絲網(wǎng)印刷為250?300目絲網(wǎng)印刷； 和/或，所述的初步烘干的時間以表面為咖啡色為止；和/或，所述的氫氮混合氣體為氫氣 體積占12%的氫氮混合氣體；和/或，所述的加熱的溫度為320?350°C，所述的加熱的時 間為15?20分鐘；和/或，所述的燒結(jié)的溫度為850?860°C，所述的燒結(jié)的時間為8? 15分鐘。
【文檔編號】H01B13/00GK104112487SQ201310138627
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月18日
【發(fā)明者】王翔通, 王政華 申請人:上海市燦晶電子材料有限公司