專利名稱：終端涂層的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于電子設備表面貼裝元件如多層陶瓷電容器的終端涂層。
背景技術：
傳統(tǒng)地，多層陶瓷電容器(“MLCC’s”)由貴金屬組成(“PME-MLCC”)并包含與終端相鄰的銀鈀內(nèi)電極。由于市場影響，在許多應用中銀鈀內(nèi)電極已經(jīng)被公知的賤金屬多層陶瓷電容器(“BME-MLCC’s”)中的鎳或銅取代。在這種電容器中，應用金屬-玻璃終端而獲得元件電容量。現(xiàn)有的貴金屬和賤金屬多層陶瓷電容器的終端是經(jīng)過高溫燃燒形成的并且通常非常剛硬。目前在高溫下燃燒的BME-MLCC’s的終端中使用銅。與銀相反，銅與鎳內(nèi)電極具有完全的固溶性，因此是優(yōu)選的用于BME-MLCC’s的終端金屬。高溫燃燒終端可以通過各種已知方法來實施，包括在電容器末端浸漬涂層的各種方法。浸漬之后，電容器在空氣中干燥，并在高溫下在惰性氮氣氛中燃燒以防止銅氧化。一般，燃燒過程小于1小時，并且峰值溫度高達約850℃。固化之后，貴金屬和賤金屬MLCC’s均可以用鎳、錫、錫/鉛或金鍍覆。
銀基聚合物材料可以用作形成終端的可選材料。這些聚合物材料具有顯著低于金屬-玻璃終端涂層的固化溫度，從而提供一種低溫、低應力的應用方法。聚合物材料必須能提供與多層電容器內(nèi)部電極的電接觸。包含在配方內(nèi)的銀提供可接受的導電性。除了相當?shù)偷墓袒瘻囟纫酝?，與高溫、剛硬的金屬涂層相比，聚合物涂層還具有改善的柔性和抗應力性。而且，在經(jīng)歷高濕度條件時聚合物終端涂層可以作為防潮層來改善BME-MLCC的性能。
由于銀和鎳有限的溶解性，銀基聚合物涂層與BME-MLCC’s是不相容的。因此，為BME-MLCC’s提供無銀基聚合物終端涂層是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了用于表面貼裝元件如賤金屬多層陶瓷電容器的終端涂層。該涂層包含熱塑性或熱固性樹脂和導電性填料，如銅粉和/或銅片。涂層可以在低溫下處理并向電容器提供柔性和防潮性能。本發(fā)明還公開了在電容器終端施涂該涂層的方法。
具體實施例方式
電子學中的各種表面貼裝元件如BME-MLCC’s需要導電性終端涂層來提供與內(nèi)部電極充分的電接觸。雖然在本文中詳細描述的是BME-MLCC’s，但應該理解為，本發(fā)明的終端涂層可以用于各種形式的電子學表面貼裝元件。BME-MLCC包括其中插入了導電性鎳或銅內(nèi)電極的陶瓷體層和導電性聚合物終端層?？蛇x擇地，導電性終端聚合物涂層可以作為應力吸收層用在金屬-玻璃終端頂部。涂層應具有至少約5×10-1Ω·cm，更優(yōu)選1×10-2Ω·cm，和最優(yōu)選5×10-3Ω·cm的導電性。本發(fā)明的銅基聚合物終端涂層優(yōu)選包含熱塑性和/或熱固性樹脂和銅片、銅粉或它們的混合物。樹脂中可以使用的是環(huán)氧、苯氧基或酚醛樹脂。另外可以使用熱固性或熱塑性類型的丙烯酸類、聚氨酯、乙烯基類、氰酸酯、雙馬來酰亞胺、丁二烯、酯類、丁二烯-丙烯腈、苯并噁嗪、氧雜環(huán)丁烷、硅酮、硅烷、硅氧烷、酚醛清漆、甲酚、醚砜、亞苯基醚、酰亞胺、含氟聚合物、環(huán)硫化物、氰基乙烯基醚、噁唑啉、噁嗪、炔丙基醚樹脂和其它樹脂。還可以使用上述樹脂的混合物、反應產(chǎn)物和共聚物。
在涂層中可以使用各種形式的市售銅粉、銅片或它們的混合物。重要的是銅在任何時間都不被氧化，包括在固化期間，因為那會導致不導電涂層的形成。因此，在優(yōu)選的實施方案中，銅粉或銅片包含有機涂層以幫助避免銅的氧化。典型的銅的有機涂層是脂肪酸。典型地，對于銅片，銅的顆度介于約1到約100微米之間，并且優(yōu)選介于約3到約30微米之間，而對于銅粉則介于約0.1到約20微米之間，并且優(yōu)選介于約0.5到約5微米之間。銅基涂層應該與電容器的所有導電性內(nèi)層都具有良好的電接觸，以便建立元件所需的電容量。因此，通常有利但非必要的是，使用較大的銅片來增加終端材料的整體導電性，結合較小的銅粉以建立與電容器金屬內(nèi)層的電接觸。當終端涂層僅用來作為應力吸收層時，它可以施涂在金屬-玻璃終端的頂部而并不需要與內(nèi)電極直接接觸。
除了樹脂和銅以外，涂層中還可以包括各種填料和/或添加劑如硬化劑。當使用熱塑性樹脂時，還需要添加溶劑，而當使用熱固性樹脂時，必須使用催化劑?？梢约尤肱浞降钠渌盍习ㄥ冦y的銅、鎳、鍍銀的鎳、鈷、鈷鎳合金或低熔點合金或如銦的金屬?？梢韵蛲繉优浞街屑尤胗|變劑以便控制流變性能并從而獲得必要的涂層厚度。在某種情況下觸變劑的加入可以使材料的觸變性增加2倍并使涂層厚度減小30-60％?？梢允褂玫钠渌砑觿┌鲃又鷦⒕瘎?、防堵孔劑、消泡劑和抗沉降劑。也可使用阻蝕劑，如8-羥基喹啉、咪唑和它們的衍生物。
根據(jù)本發(fā)明終端材料的例子包括約30至約90重量％，更優(yōu)選約40至約80重量％的銅粉和/或銅片，約3至約25重量％，更優(yōu)選約5至約15重量％的樹脂，約0.1至約10重量％，更優(yōu)選約1至約5重量％的硬化劑和約5至約70重量％，更優(yōu)選約10至40重量％的溶劑。在使用熱固性樹脂的情況下，在組合物中還應該包括占組合物約0.01至約1重量％的催化劑。在一個優(yōu)選實施方案中，向組合物中加入約0.5至約7重量％，更優(yōu)選約1至約3重量％的觸變劑。根據(jù)最終組合物所需的性質，可以加入各種其他的添加劑。
涂層材料通過在液體涂料中浸漬元件而被施涂在元件上?？梢允褂酶鞣N方法，包括鍍漬、輥涂法或海綿浸漬。優(yōu)選涂層厚度在約5至約100微米的范圍內(nèi)，最優(yōu)選涂層厚度在約10至約50微米范圍之間。涂層元件轉移至干燥固化爐中固化。固化在約50℃和300℃之間的溫度，在惰性氣氛如氮或氦下以避免銅氧化進行約1至2小時。如果銅可以被有機潤滑劑充分保護，則固化可以在普通氣氛中進行。在一個優(yōu)選的實施方案中，固化溫度在約100℃至約230℃范圍內(nèi)，并且在最優(yōu)選的實施方案中固化溫度在約150℃至約230℃范圍內(nèi)。最優(yōu)選的固化溫度在生產(chǎn)最終元件的過程中提供穩(wěn)定的導電性。在涂層固化之后，可對固化的涂層鍍鎳。
實施例1.根據(jù)表1列出的成分形成不同的典型涂層配方。
表1.涂層配方

1EPIKOTE 1007，從Shell購買2PKHC，從Phenoxy購買3URACRONCR201 S1，從DSM購買4URAMEXMF821 B，從DSM購買5硬化劑HT9490，從Shell購買6對甲苯磺酸，從Acros購買7NACURE 5414，從King Industries購買8二甘醇一丁醚乙酸酯9UCF，從Umicore購買10CABOSIL TS 720，從Degussa購買向配方中加入三種不同類型的銅片。銅片類型1包含脂肪酸1，銅片類型2包含帶有0.5wt％碳的脂肪酸2，銅片類型3包含帶有0.1wt％碳的脂肪酸2。脂肪酸的確切特性是銅片制造商專有的信息。測試樣品是通過在玻璃載片上涂覆出一道5cm×5mm的涂層而產(chǎn)生的，涂層厚度在約25至約200微米范圍內(nèi)。將含有銅片的樣品放置在80℃的、充滿氮氣的預加熱爐中，然后在45分鐘內(nèi)加熱至180℃，并固化1小時(固化方法A)。固化方法B是把樣品放置在預加熱至180℃的爐中，并在該溫度下固化1小時。導電性是由體積電阻率表示的，并基于固化后的電阻來測量。每個樣品的導電性列于表2。
表2.各種銅片涂層的電阻

如表2所示，銅片類型1是不能被接受的，因為它沒有任何導電性。另外，當用這種方法固化時，銅片類型2和3產(chǎn)生各種不同的高電阻。
可以通過幾種方法來實現(xiàn)低于300℃的低溫固化。制備含有銅片類型2和3的配方A的樣品，并在氧氣或氮氣氣氛下通過三種固化方法之一來固化。固化方法A和B在上面已經(jīng)列出。固化方法C是在標準氣氛下在80℃干燥樣品30分鐘，然后在預加熱至180℃的爐中放置樣品1小時。表3表明使用不同固化方法的樣品的電阻率。
表3.樣品的電阻率

如表3所示，配方、銅片、氣氛和固化方法的各種組合產(chǎn)生不同水平的電阻率。
實施例2.在實施例1的配方A2中結合使用銅片和銅粉。使用了各種比例的銅片和銅粉的混合物并且結果列于表4中。
表4.銅片/銅粉混合物涂層的電阻率

如表4所示，可以使用銅片和銅粉的各種組合來提供可接受的導電性。
在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以進行多種改變和變化，這對于本領域技術人員是顯而易見的。在本文中公開的具體實施方案僅作為例子而提供，并且本發(fā)明僅受限于所附的權利要求書和權利要求書所規(guī)定的等同的全部范圍。
權利要求
1.一種用于表面貼裝元件的終端涂層，其包括熱塑性或熱固性樹脂和導電性填料。
2.權利要求1的終端涂層，其中表面貼裝元件是多層陶瓷電容器。
3.權利要求2的終端涂層，其中導電性填料選自銅片、銅粉、鍍銀的銅、鎳、鍍銀的鎳、鈷、鈷鎳合金、銦或它們的混合物。
4.權利要求3的終端涂層，其中導電性填料選自銅片、銅粉或它們的混合物。
5.權利要求2的終端涂層，其中多層陶瓷電容器是賤金屬多層陶瓷電容器。
6.權利要求1的終端涂層，其中樹脂選自環(huán)氧樹脂、苯氧基樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯、乙烯基、氰酸酯、雙馬來酰亞胺、丁二烯、酯類、丁二烯-丙烯腈、苯并噁嗪、氧雜環(huán)丁烷、硅酮、硅烷、硅氧烷、酚醛清漆、甲酚、醚砜、亞苯基醚、酰亞胺、含氟聚合物、環(huán)硫化物、氰基乙烯基醚、噁唑啉、噁嗪、炔丙基醚或它們的混合物。
7.權利要求4的終端涂層，其中至少一部分銅片、銅粉或它們的混合物用有機材料涂覆。
8.權利要求7的終端涂層，其中所述有機材料是脂肪酸。
9.權利要求1的終端涂層，還包括催化劑、溶劑、硬化劑、觸變劑、填料、流動劑、均化劑、防堵孔劑、消泡劑、抗沉降劑和阻蝕劑中的一種或多種。
10.權利要求1的終端涂層，其中所述涂層包括約3至約25重量％的樹脂。
11.權利要求10的終端涂層，其中所述涂層包括約5至約15重量％的樹脂。
12.權利要求1的終端涂層，其中所述涂層包括約30至約90重量％的導電性填料。
13.權利要求12的終端涂層，其中所述涂層包括約40至約80重量％的導電性填料。
14.權利要求9的終端涂層，其中所述涂層包括約0.1至約10重量％范圍的硬化劑。
15.權利要求14的終端涂層，其中所述涂層包括約1至約5重量％的硬化劑。
16.權利要求9的終端涂層，其中所述涂層包括約0.5至約7重量％的觸變劑。
17.權利要求9的終端涂層，其中所述涂層包括約0.01至約1重量％的催化劑。
18.具有權利要求1的涂層的賤金屬多層陶瓷電容器。
19.權利要求1的終端涂層，其中所述涂層可以在低于約300℃的溫度下固化。
20.權利要求1的終端涂層，其中所述涂層可以在低于約230℃的溫度下固化。
21.一種在金屬-玻璃終端上提供應力吸收層的方法，所述方法包括用權利要求1的終端涂層涂覆金屬-玻璃終端的步驟。
22.一種在一個或多個多層電容器的至少一部分上提供涂層的方法，其包括下列步驟形成包括一種或多種熱塑性或熱固性樹脂和導電性填料的液體終端涂層，將終端涂層施涂在多層電容器的至少一部分上，并固化電容器和涂層以便涂層干燥，在電容器上形成固體涂層。
23.權利要求22的方法，其中終端涂層是通過將多層電容器浸漬在涂層中施涂的。
24.權利要求22的方法，其中電容器和涂層是在惰性氣氛下固化的。
25.權利要求22的方法，其中涂層的厚度為約5至約100微米。
26.權利要求22的方法，其中電容器和涂層在低于約300℃的溫度下固化。
27.權利要求26的方法，其中電容器和涂層在低于約250℃的溫度下固化。
28.權利要求15的方法，其中電容器和涂層在低于約230℃的溫度下固化。
29.權利要求15的方法，其中導電性填料是銅粉、銅片或它們的混合物。
全文摘要
一種用于電子設備的表面貼裝元件如賤金屬多層陶瓷電容器的終端涂層。該涂層可以在低溫下施涂，并為元件提供柔性和防潮性能。終端涂層可以包含銅粉和/或銅片。一種施涂終端涂層并在低于300℃的溫度下固化涂層的方法。
文檔編號H01G4/228GK1694196SQ20051007833
公開日2005年11月9日 申請日期2005年4月30日 優(yōu)先權日2004年5月6日
發(fā)明者G·德里津, G·范伍伊特斯溫克, G·盧伊克斯 申請人:國家淀粉及化學投資控股公司