片式电感器用可镀端浆 本发明涉及一种片式电感器用可镀端浆。
随着电子产品的小型化、薄型化、轻量化及表面安装技术(SMT)的发展，片式元件也跟着突飞猛进，全世界片式元件使用量占片式化电子元件的比例逐年增加，在1985年占21％市场，到1990年达40％，且仍在大幅增长，现已达到80％左右。片式电感作为三大片式元件之一，发展同样迅猛。但进口片式电感用可镀端浆料价格昂贵，且存在有触变性和流动性不太理想的问题。
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足之处，提供一种浆料与片感浆体的匹配性能良好，具有良好的触变性、流动性，并且均匀细滑，用该浆料制出的片式电感不流挂、不开裂、无针孔、无气泡、烧成后外观光亮，结构致密，导电性能良好的片式电感器用可镀端浆。
本发明的目的是这样实现的：一种片式电感器用可镀端浆，它包括有机载体、玻璃粉、流平剂、防沉淀剂、片状银粉和球状银粉组成。其重量百分比为：有机载体15-25％，玻璃粉3-8％，流平剂1-5％，防沉淀剂1-5％，片状银粉20-40％，球状银粉40-60％。所述的玻璃粉包括ZnO45-60％,SiO210-20％,B2O310-20％,PbO2-10％，其它氧化物Co2O3或MnO2或NiO1-5％组成。所述的有机载体是由主溶剂、助溶剂、纤维素衍生物、分散剂、增塑剂、抗流挂剂、消泡剂，松香组成，其重量百分比为：主溶剂50-70％，助溶剂5-10％、纤维素衍生物10-20％、分散剂0.5-2％、增塑剂0.1-5％、抗流挂剂0.5-2％、消泡剂0.5-5％，松香5-10％。所述的有机载体主溶剂是松油醇，助溶剂是丁烷等，纤维素衍生物是甲基纤维素，分散剂是磺酸类，增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯、消泡剂是3,5,5-三甲基已醇。一种片式电感器用可镀端浆的制备方法，其特征在于它包括权利要求1所述的各种组份，将各组份混合→配料→流延→成塑→烘巴→层压→切割→排胶→烧成→倒角→封端→烧端→电镀→测试。
本发明的目地还可以这样实现的：一种片式电感器用可镀端浆，它包括有机载体、玻璃粉、流平剂、防沉淀剂、片状银粉和球状银粉组成。其重量百分比为：有机载体15-25％，玻璃粉3-8％，流平剂1-5％，防沉淀剂1-5％，片状银粉20-40％，球状银粉40-60％。所述的玻璃粉包括ZnO45-60％,SiO210-20％,B2O310-20％,PbO2-10％，其它氧化物Co2O3或MnO2或NiO1-5％组成。所述的有机载体是由主溶剂、助溶剂、纤维素衍生物、分散剂、增塑剂、抗流挂剂、消泡剂，松香组成，其重量百分比为：主溶剂50-70％，助溶剂5-10％、纤维素衍生物10-20％、分散剂0.5-2％、增塑剂0.1-5％、抗流挂剂0.5-2％、消泡剂0.5-5％，松香5-10％。所述的有机载体主溶剂是松油醇，助溶剂是丁烷等，纤维索衍生物是乙基纤维素，分散剂是聚乙烯醇、增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯、消泡剂是3,5,5-三甲基己醇。一种片式电感器用可镀端浆的制备方法，其特征在于它包括权利要求1所述的各种组份，将各组份混合→配料→流延→成塑→烘巴→层压→切割→排胶→烧成→倒角→封端→烧端→电镀→测试。
附图的图面说明如下：
图1是本发明的工艺流程图，
图2是本发明的烧成曲线图，
图3是本发明的全银可镀端浆涂覆于片感瓷体表面时状态图，
图4是本发明的干燥后的附着模型，
图5是本发明的烧结后的端头状态图，
图6是本发明的R1热分析曲线，
图7是本发明的R3热分析曲线，
图8是本发明的R4热分析曲线，
图9是本发明的R1和R2热分析曲线，
图10是本发明的工艺流程图，
表1是本发明的R1∶R2树脂对比图，
表2是本发明的试验，
表3是本发明的试验，
表4是本发明的球、片试验，
表5是本发明与国外同类浆料的数据比较。
下面将结合附图、表和实施例对本发明作进一步的详述：
对片式电感器用可镀端浆中的有机载体、银粉、无机粘结剂的选择和配方提出了要求。其生产工艺的基本工艺流程见图1，此生产工艺中的工序及其工艺参数如下：
封端：干燥温度230℃±20℃(10min)
烧成：烧温 870±20℃ 高温段10～15min 时长40～80min
电镀：酸性电镀 镀Ni PH3～4 温度50～60℃ 40～80min
镀Sn-Pb PH2～3 温度18～25℃ 40～80min
根据工艺流程、工艺要求及使用设备，对片式电感器用可镀端浆要求：1、浆料有合适的表面张力，应能完全润湿瓷体，形成连续的金属覆盖层。2、浆料应具有合适的粘度，良好的流动性、触变性、流平性，以防止流挂及保证有良好的外观和合适的银层厚度。3、浆料中有机载体应具备合适的挥发曲线，以适应生产线的干燥曲线。4、无机粘结剂应具有合适的玻璃化温度，以适应生产线的烧成曲线。5、端头烧成后银层致密、无开裂、外观平整光亮，并且在银层与瓷体之间应有一定的附着力。6、具良好的电镀性能，不延伸，桥接。7、不影响片式电感的电性能。
而杜邦公司1183片感可镀端浆技术指标如下：
粘度： 10～30pas(BROOKFIELD HBDV-Ⅱ+,10rpm,CP52,25℃)
金属含量：72±2％
固含量： 77±1％
干燥温度：230±20℃ 10min
烧成温度：850～890℃高温段10～15min
拉力： ＞10N
综上所述，本发明研制的片式电感器用可镀端浆的具体要求如下：
粘度： 10～30pas(BROOKFIELD HBDV-Ⅱ+,10rpm,CP52,25℃)
金属含量：65～75％
固含量： 70～80％
干燥温度：230±20℃ 10min
烧成温度：850～890℃高温段10～15min
拉力： ＞10N
下面对浆料的结构及其应用时的变化状况作一分析：
图3是全银可镀端浆涂覆于片感瓷体表面时的状态。从图中看出，银浆是由有机载体、银粉、无机粘结剂组成，并且，银粉和无机粘结剂均匀悬浮在有机载体中。
图4是干燥后的附着模型。此时，大部分溶剂已挥发，银粉和无机粘合剂附着在片感瓷体上，属物理吸附。
图5是烧结后的端头状态。此时，有机载体已完全烧完，而无机粘结剂经高温熔化后在金属间流动，经物理和化学作用，它富集在银层与片感瓷体之间形成第三相，在冷却后形成牢固的粘结区域，使银层与片感基体间有足够的附着力。
根据上述分析，本发明的配方试验也是从有机载体、银粉、无机粘结剂这三个方面展开的。
配方试验对有机载体要求如下：
a、有机载体能浸润片感基体。
b、能提供合适的粘度。
c、能提供良好的流变学性能。
d、较宽的挥发温度范围，适合于烘干温度曲线。
树脂的种类与含量将影响有机载体的粘度，对瓷体的浸润性、及对银粉的浸润性与悬浮性。为此，采用R1∶R2两种同类树脂，其中R1树脂粘度低，R2树脂粘度高。在试验两者比例后，见表1。
由表1可知，采用R1∶R2=1∶1较适合制作片感可镀端浆。同时，为提高端电极的导电性能，还要求树脂在烧结时能完全分解，不留残碳在端头，并要求完全分解的温度低于无机粘合剂软化温度。为此，对R1做了热分析曲线(如图6)，得到的结果是R1、R2可在550℃以前完全分解，符合要求。为了增加烘干后端头的干燥强度和附着力，又增加了部分R3、R4两种树脂(其热分析曲线如图7、8)和增塑剂DB。在选定上述材料后，选用了对R1和R2具良好的溶解性并具良好溶剂释放性的DE作主溶剂。为了得到较宽的挥发温度范围，又加入了低沸点的S1做第二溶剂，同时S1对调节粘度也很有作用。为降低载体与金属粉粒界面的表面张力，使有机载体能充分润湿金属粉粒的表面，利于金属粉的分散，有机载体也加入了表面活性剂S2。而防沉淀剂M的加入则可保持浆料在贮存中不产生沉淀，使浆料在一段时期内稳定。此外，还加入了抗流挂剂，以调节浆料的触变性，因为分散于浆料中的能变剂能形成不规则的网状结构，阻止分子链段和微小颗粒的热运动，能使涂覆后的端头边缘平整，消除流挂。
综上所述，在配制的有机载体中，以R1和R2两种树脂为主，以DE为主溶剂，S1为助溶剂，同时加入流变助剂和其它表面活性剂等。在制成上述有机载体后，对其进行了热分析，结果如图9。从图中可看出，它从80℃左右开始挥发。在170～210℃时挥发最快，正与工艺要求相符。到230℃左右，溶剂基本挥发。在300～350℃树脂也大部分分解，至550℃有机载体完全分解，无任何残留。从热分析来看，所配制的有机载体挥发范围较宽，并能完全分解，能满足研制要求。
银粉：片感可镀端浆的质量与银粉的形状、粒径、比表面积、分散性和粉状密度有密切关系，银粉的这些性能将决定能否得到分散性良好的端浆。能否得到良好的导电率，堆积致密的金属层，以及良好的烧成外观。为此，地银粉进行了大量的试验。首先，试用了不同的球银，见表2：
其次，对片银进行了比较，见表3：
为得到结构致密的金属层，对球片银比例进行了试验，根据试验结果，选用了Q2球银，F2的片银，其特性指标见表4。并把球、片银比例定在1∶1．
无机填料，其作用主要有两方面：一是可降低银的烧结温度；二是可增加银层与基片间的附着强度。根据浆料的研制要求，它对无机粘结剂提出了以下要求：
1、为适应片感的烧成曲线，它的软化点应在550～700℃之间。
2、因片感在烧成后还须在酸性条件下电镀，因此要求无机粘结剂耐腐蚀、耐酸。
3、有利于银层与瓷体的连接，使片式电感有足够的附着强度。
在经过多次试验后，选ZnO-B2O3-PbO-SiO2系玻璃，从热膨胀曲线可看出，它在580℃时有软化软化现象出现。在软化后，它能逐渐浸润银粉颗粒和瓷体，同时部分玻璃会富集在银层与瓷体的结合处，能满足浆料的需要。
综上所述，确定了有机载体、银粉、无机粘结剂。使有机载体、银粉、无机粘结剂之间能达到最佳的组合。
浆料的制备工艺：片感可镀端浆采用三棍轧机制备，具有浆料均匀，效率高等优点，见图10。
浆料特性：1、经过上述配方试验及其制各工艺的多次试验，本发明具有如下优点：A、浆料具有良好的流变性能，工艺范围宽。所制出的电感外观良好，无流挂和开裂现象。在采用抽真空的二艺后，完全消除了针孔现象。B、瓷体、银层、镀层结合紧密，附着强度较高。
本发明与国外同类浆料实测数据比较，见图表5。
本发明相比现有技术具有：1、该端浆可适应片式电感的大批生产；2、该端料制造工艺简单，质量稳定、可靠，生产成本低；3、该端浆性能指标在国内处领先地位，达到美国杜邦1183水平，可以取代进口浆料，实现材料国产化。
实施例1：一种片式电感器用可镀端浆，它包括有机载体、玻璃粉、流平剂、防沉淀剂、片状银粉和球状银粉组成，其重量百分比为：有机载体25％，玻璃粉3％，流平剂1％，防沉淀剂1％，片状银粉20％，球状银粉50％。所述的玻璃粉包括ZnO45％,SiO220％，B2O320％,PbO10％，其它氧化物Co2O3或MnO2或NiO5％组成。所述的有机载体是由主溶剂、助溶剂、纤维素衍生物、分散剂、增塑剂、抗流挂剂、消泡剂，松香组成，其重量百分比为：主溶剂如松油醇50％，助溶剂如丁烷10％、纤维素衍生物如甲基纤维素20％、分散剂如聚乙烯醇2％、增塑剂如邻苯二甲酸二丁酯3％、抗流挂剂2％、消泡剂如3,5,5-三甲基己醇3％，松香10％。一种片式电感器用可镀端浆的制备方法，其特征在于它包括权利要求1所述的各种组份，将各组份混合→配料→流延→成塑→烘巴→层压→切割→排胶→烧成→倒角→封端→烧端→电镀→测试即可。
实施例2：一种片式电感器用可镀端浆，它包括有机载体、玻璃粉、流平剂、防沉淀剂、片状银粉和球状银粉组成，其重量百分比为：有机载体15％，玻璃粉3％，流平剂1％，防沉淀剂1％，片状银粉25％，球状银粉55％。所述的玻璃粉包括ZnO60％,SiO215％，B2O315％,PbO7％，其它氧化物Co2O3或MnO2或NiO3％组成。所述的有机载体是由主溶剂、助溶剂、纤维素衍生物、分散剂、增塑剂、抗流挂剂、消泡剂，松香组成，其重量百分比为：主溶剂如松油醇60％，助溶剂如丁烷8％、纤维素衍生物如乙基纤维素14％、分散剂如聚乙烯醇2％、增塑剂如邻苯二甲酸二丁酯5％、抗流挂剂1％、消泡剂如3,5,5-三甲基己醇2％，松香8％。一种片式电感器用可镀端浆的制备方法，其特征在于它包括权利要求1所述的各种组份，将各组份混合→配料→流延→成塑→烘巴→层压→切割→排胶→烧成→倒角→封端→烧端→电镀→测试即可。
实施例3：一种片式电感器用可镀端浆，它包括有机载体、玻璃粉、流平剂、防沉淀剂、片状银粉和球状银粉组成，其重量百分比为：有机载体20％，玻璃粉6％，流平剂2％，防沉淀剂2％，片状银粉30％，球状银粉40％。所述的玻璃粉包括ZnO55％,SiO218％,B2O319％,PbO6％，其它氧化物Co2O3或MnO2或NiO2％组成。所述的有机载体是由主溶剂、助溶剂、纤维素衍生物、分散剂、增塑剂、抗流挂剂、消泡剂，松香组成，其重量百分比为：主溶剂如松油醇55％，助溶剂如戊烷6％、纤维素衍生物如甲基纤维素19％、分散剂如磺酸类2％、增塑剂如邻苯二甲酸二丁酯5％、抗流挂剂2％、消泡剂如3,5,5-三甲基已醇5％，松香6％。一种片式电感器用可镀端浆的制备方法，其特征在于它包括权利要求1所述的各种组份，将各组份混合→配料→流延→成塑→烘巴→层压→切割→排胶→烧成→倒角→封端→烧端→电镀→测试即可。
表1
表2项目Q1Q2Q3粒径0.1～1μm0.5～3μm1～6μm平均粒度0.3μm1.2μm3μm比表面积2.1m2/g0.8m2/g0.3m2/g分散性一般良好良好形貌近球形近球形近球形杂质含量<100ppm<100ppm<100ppm浆料性能①较难成浆，粘度较高②烧成后光亮细密，但边缘易开裂①易成浆②烧成外观良好①易成浆②外观粗糙③内部结构疏松表3F1F2粒度1～5μm3～10μm平均粒度3.5μm6μm比表面积1.3m2/g0.6m2/g分散性良好良好形貌片状片状杂质含量<100ppm<100ppm浆料性能①易收缩②烧成外观差③内部结构较致密①易成浆②外观较好③内部结构一般
表4F2Q2粒度3～10μm0.5～3μm平均粒度6.0μm1.2μm比表面积0.6m2/g0.8m2/g分散性良好良好形貌片状近球形杂质含量<100ppm<100ppm表5IT-100 1183粘度10～18pa．s/25℃ 10～30pa．s/25℃金属含量65～69％70～74％固含量73～75％76～78％平均细度<7μm<10μm干燥条件230±20℃(10min)230±20℃(10min)烧结条件870±20℃(15min)870±20℃(15min)外观良好良好气泡无无针孔无无拉力>10N>10N内部结构致密致密可焊、耐焊合格合格其它电气性能合格合格