專利名稱：導(dǎo)電漿料用銅合金粉末的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電漿料用銅合金粉末。更具體地，本發(fā)明涉及一種在銅合金粉末用作層狀陶瓷電容器內(nèi)部電極用的合金粉的情況下最適合的導(dǎo)電漿料用銅合金粉末。
背景技術(shù)：
迄今為止，多層陶瓷電容器已經(jīng)按如下方法制造。將印刷或噴涂有金屬粉末漿料的大量陶瓷電介體板相互堆積和層壓以獲得電極結(jié)構(gòu)。將通過堆積和層壓獲得的該層壓板壓制并連接成一體后，進行燒結(jié)以連接外部引出電極。該層壓陶瓷電容器具有這樣的特性容量容積比高，內(nèi)部電感小，而且，由于可以降低有效電介體的厚度，故可以用于高頻帶，例如，高達GHz數(shù)量級。
對于層壓陶瓷電容器而言，由于陶瓷電介體和內(nèi)部電極同時被燒結(jié)，因此用于內(nèi)部電極的材料必須具有比陶瓷燒結(jié)溫度更高的熔點，且不與陶瓷反應(yīng)。由于這個原因，在過去，貴金屬比如Pt和Pd常作為材料用于內(nèi)部電極。然而，這些材料具有成本高的缺點。為了消除此缺點，通過將電介體陶瓷燒結(jié)溫度降低到900℃～1100℃，Ag-Pd合金已經(jīng)被用作了電極材料，或者采用不昂貴賤金屬的內(nèi)部電極已經(jīng)被投入實際應(yīng)用。近年來，已經(jīng)有使用能夠在高于GHz數(shù)量級的高頻帶操作的層壓陶瓷電容器的需求。為此，低電阻成為用作內(nèi)部電極材料的首要必備的條件，目前，Cu被認為是一個有前途的候選。
然而，由于其較低的熔點，Cu存在的問題是，由于Cu的熔化溫度和電介體燒結(jié)溫度之間存在很大的溫度差別，因此內(nèi)部電極的破裂和剝離、或電介體燒結(jié)不良等就容易發(fā)生。而且，Cu在燒結(jié)工藝中容易被氣氛中的氧氣氧化，由于氧化物的混入而導(dǎo)致內(nèi)部電極的燒結(jié)不良，或者電阻增加。通過將氣氛轉(zhuǎn)變成還原氣氛可以阻止氧化，然而，陶瓷電介體就會被還原而且不可能呈現(xiàn)它們作為陶瓷體時的良好性能。
因此，需要一種在比銅高的溫度下開始燒結(jié)，且在燒結(jié)中不被氣氛氧化的金屬粉末。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮了上述情形后作出的，它的目的是提供一種導(dǎo)電漿料用銅合金粉末，其由以Cu為主體的合金形成，而且，與純銅相比，它可以提高燒結(jié)的起始溫度和改善抗氧化性能。
本發(fā)明的作出是為了解決上述問題，而且提供一種導(dǎo)電漿料用銅合金粉末，其特征在于，導(dǎo)電漿料用銅合金粉末包括80～99.9質(zhì)量％的銅和0.1～20質(zhì)量％的一種或兩種選自Ta和W的元素，且具有0.1～1μm的平均粒度。
在本發(fā)明中，加入了能提高Cu的燒結(jié)起始溫度，增加高溫硬度，且不會大幅度提高電阻的元素。而且，在本發(fā)明中，由于Cu活度的降低和由合金化引起的鈍化的形成，抗氧化性能也會改善。
作為加入的元素，選擇由Ta和W組成的一組元素作為具有提高銅的燒結(jié)起始溫度的作用，且?guī)缀醪辉黾与娮璧慕饘?。如果這些元素的含量小于0.1質(zhì)量％，提高燒結(jié)起始溫度的作用較小，從而獲得的抗氧化性能的改善作用就小。如果含量超過20質(zhì)量％，電阻增加顯著，從而電阻變得比迄今使用的Ni還要大。因此，這些元素的含量被限制在0.1～20質(zhì)量％的范圍內(nèi)。更優(yōu)選，導(dǎo)電漿料用銅合金粉末包括80～99.5質(zhì)量％的Cu和0.5～20質(zhì)量％的一種或兩種選自Ta和W的元素。余量組分沒有特別規(guī)定。
本發(fā)明合金粉末的平均粒度以0.1～1μm的范圍作為形成均勻薄膜厚度的導(dǎo)電漿料的合適粒度。如果粒度小于0.1μm，絲網(wǎng)印刷等就會變得困難。如果粒度超過1μm，薄膜厚度就會變動。因此粒度被限制為不大于1μm。
本發(fā)明銅粉末粒子的形狀優(yōu)選球形。這是因為球形在漿料中的銅合金粉末的分散性和漿料的流動性方面好。而且，本發(fā)明合金粉末優(yōu)選氧化起始溫度不小于250℃，而燒結(jié)起始溫度不小于500℃作為燒結(jié)粉末的特性。
通過化學(xué)氣相淀積反應(yīng)可以容易地生產(chǎn)具有均勻球形粒度的銅合金粉末。例如，分別加熱銅的氯化物和合金元素的氯化物使其蒸發(fā)，并將這些蒸氣混合和通過氫氣還原。合金的組成和粉末粒度可以通過改變反應(yīng)條件(溫度、反應(yīng)時間等)來控制。因為在化學(xué)氣相淀積反應(yīng)中，不同的金屬元素是在原子水平上進行混合的，因此可以得到均勻組成的合金。
導(dǎo)電漿料可以通過傳統(tǒng)方法制造。例如，導(dǎo)電漿料可以通過將1～5質(zhì)量份的粘結(jié)劑，比如乙基纖維素，和5～20質(zhì)量份的溶劑，比如萜品醇，與100質(zhì)量份的銅合金粉末混合來制造。
根據(jù)本發(fā)明，可以低成本提供在高頻帶呈現(xiàn)良好的操作性能，電阻小，燒結(jié)起始溫度高、抗氧化性能提高的導(dǎo)電漿料用銅合金粉末作為多層陶瓷電容器用的導(dǎo)電漿料用金屬。
附圖簡述

圖1是示意性地表示實施例和對比例燒結(jié)起始溫度的曲線圖。
圖2是示意性地表示實施例和對比例重量增加的曲線圖。
實施本發(fā)明的最佳模式試制了合金組成和平均粒度不同的各種銅合金粉末。并且測定了每一種銅合金粉末的燒結(jié)起始溫度、電阻和溫度升高期間的重量增加率。測定的結(jié)果示于表1、圖1和圖2。
關(guān)于燒結(jié)的起始溫度，通過對銅合金粉末施壓制得了粉末壓塊，并對壓塊的溫度上升時的壓塊高度(試樣高度)和溫度之間的關(guān)系進行了研究。壓塊高度減少并達到初始高度的99.5％時的溫度認為是燒結(jié)的起始溫度。通過熱重量測定發(fā)現(xiàn)，在空氣中，溫度升高時的重量增加以恒定的速率進行。當重量的增加率達到0.2％時認為是氧化的起始溫度。通過電子顯微鏡掃描圖像分析測定的50％顆粒尺寸的粒度分布認為是平均粒度。
表1

表1表示了本發(fā)明的實施例1-15和對比例1-7。在本發(fā)明的每個實施例中，燒結(jié)起始溫度都比對比例7(純Cu)高，由于氧化引起的重量增加幾乎沒有發(fā)生，并且電阻的增加也在允許的范圍。與此相反，對比例1-6的每一個中的電阻都非常高。
圖1示意性地表示了實施例3(99質(zhì)量％Cu，1質(zhì)量％Ta)和對比例7(純Cu)的溫度和試樣高度之間的關(guān)系。顯然地，實施例3的燒結(jié)起始溫度高于純Cu的情況。圖2示意性地表示了實施例3和對比例7的隨溫度升高銅合金的重量變化的曲線圖。對比例3的重量變化小，顯然地，實施例3不易被氧化。
將沉積有本發(fā)明的銅合金粉薄膜的絕緣板層壓多層，然后通過燒結(jié)制得多層陶瓷電容器。由此得到的多層陶瓷電容器沒有缺陷，比如破裂和剝離。
由于本發(fā)明的銅合金粉末具有小電阻和高燒結(jié)起始溫度以及良好的抗氧化性，因此非常適合用于多層陶瓷電容器的內(nèi)部電極。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電漿料用銅合金粉末，特征在于，所述銅合金粉末包括80～99.9質(zhì)量％的Cu和0.1～20質(zhì)量％的一種或兩種選自Ta和W的元素，且具有0.1～1μm的平均粒度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電漿料用銅合金粉末，其中所述銅合金粉末包括不超過99.5質(zhì)量％的Cu和不低于0.5質(zhì)量％的一種或兩種選自Ta和W的元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的導(dǎo)電漿料用銅合金粉末，其中粉末的粒子形狀是球形。
全文摘要
提供了一種導(dǎo)電漿料用銅合金粉末，其特征在于銅合金粉末包括80～99.9質(zhì)量％的Cu和0.1～20質(zhì)量％的一種或兩種選自Ta和W的元素，且具有0.1～1μm的平均粒度。此銅合金粉末具有比銅粉末高的燒結(jié)起始溫度，高的抗氧化性和好的耐熱性能。
文檔編號C22C1/04GK1599653SQ0282416
公開日2005年3月23日 申請日期2002年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月4日
發(fā)明者松木謙典 申請人:川鐵礦業(yè)株式會社