陶瓷材料表面金屬化——燒滲法

燒滲法也叫被銀法。這種方法是在陶瓷的表面燒滲一層金屬銀，作為電容器、濾波器的電極或集成電路基片的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。銀的導(dǎo)電能力強(qiáng)，抗氧化性能好，在銀面上可直接焊接金屬。燒滲的銀層結(jié)合牢固，熱膨脹系數(shù)與瓷坯接近，熱穩(wěn)定性好。此外燒滲的溫度較低，對氣氛的要求也不嚴(yán)格，燒滲工藝簡單易行。因此它在壓電陶瓷濾波器、瓷介電容器、印刷電路及裝置瓷零件的金屬化上用得較多。

被銀法也有缺點(diǎn)，例如金屬化面上的銀層往往不勻，甚至可能存在單獨(dú)的銀粒，造成電極的缺陷，使電性能不穩(wěn)定。此外在高溫、高濕和直流（或低頻）電場作用下，銀離子容易向介質(zhì)中擴(kuò)散，造成介質(zhì)的電性能劇烈惡化。因此在上述條件下使用的陶瓷元器件，不宜采用被銀法進(jìn)行表面金屬化。

燒滲法制備銀電極的主要工序?yàn)椋孩偬沾傻谋砻嫣幚?；②銀電極漿料的配制；③印刷或涂覆；④燒滲。

（1）陶瓷的表面處理

在涂覆銀漿前，瓷體表面必須進(jìn)行清潔處理，即用30～60℃熱皂水進(jìn)行超聲波清洗，再用50～80℃清水沖洗2～5min，然后在100～140℃條件下烘干備用。

（2）銀電極漿料的制備

不同的電子陶瓷元器件由于用途不同，對電極漿料的性能要求也不相同。常用的銀漿有碳酸銀漿、氧化銀漿和粉銀漿，以粉銀漿的銀含量最高。銀漿通常由銀或其化合物、膠黏劑和助熔劑組成。銀和它的化合物粉料（Ag、Ag2O）、Ag2CO3）是銀漿的主要成分，它應(yīng)有足夠的細(xì)度和化學(xué)活性。通常通過化學(xué)反應(yīng)制得銀及其化合物粉料。

銀電極漿料中的助熔劑主要有Bi2（）3、PbB4O7等，主要起到降低銀漿燒滲溫度的助熔作用，還有增強(qiáng)銀層與瓷體表面附著力的作用。硼酸鉛的熔點(diǎn)約600℃，Bi2O3的熔點(diǎn)約800℃，附著力Bi2O3優(yōu)于硼酸鉛。

黏結(jié)劑在銀漿中的作用是使銀漿中的各種固體粉末均勻分散，保持懸浮狀態(tài)，使銀漿具有一定的黏度和膠合作用，涂覆時(shí)不易流散變形，烘干后成為有一定強(qiáng)度的膠膜，附于瓷體表面不脫落。黏合劑不一定參與銀層燒滲的還原過程，在400℃以下就應(yīng)完全分解揮發(fā)。不同的銀漿采用不同的黏合劑，這取決于銀或銀化合物種類、細(xì)度和被銀工藝的要求等。對黏合劑的要求主要是具有符合要求的懸浮能力、黏結(jié)性和揮發(fā)性。黏合劑由高分子有機(jī)物和有機(jī)溶劑兩部分組成。常用的黏合劑有松香，多以松節(jié)油作為溶劑；乙基纖維素多以松油醇為溶劑；硝化纖維常以乙二醇乙醚或環(huán)已酮加香蕉水為溶劑。高分子有機(jī)物提供懸浮力和黏結(jié)性，有機(jī)溶劑影響?zhàn)ざ群透稍锬芰Α?/p>

一般銀漿配制時(shí)進(jìn)行球磨時(shí)間較長，約48～96h，個(gè)別的還達(dá)到168h，以保證使銀及其化合物粉末與膠黏劑、助熔劑等混合均勻，符合使用要求。球磨時(shí)多用玻璃球或高鋁球。

（3）涂覆工藝

被銀的方法主要有涂布法、印刷法和噴銀法。

涂布法是一種把銀漿用毛筆、泡沫塑料筆或抽吸等方法使銀漿浸潤陶瓷表面的涂覆方法，有手工和機(jī)械兩種。這種方法對陶瓷件的尺寸和平整度要求不高，適應(yīng)性強(qiáng)，但被銀的質(zhì)量差，產(chǎn)品合格率低。

印刷法所用設(shè)備為絲網(wǎng)印刷機(jī)，在自動(dòng)生產(chǎn)線中應(yīng)用廣泛，印刷一次能獲得10～30μm厚的銀層。印刷法容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，產(chǎn)品質(zhì)量好，合格率高，但對瓷體形狀、尺寸要求嚴(yán)格。

噴銀法由于銀漿浪費(fèi)嚴(yán)重，很少采用。

（4）燒滲銀工藝

燒滲銀的目的是在高溫下在瓷件表面上形成連續(xù)、致密、附著牢固、導(dǎo)電性良好的銀層。

燒滲銀的工藝過程大致可以分為以下四個(gè)階段。

①從室溫至400℃這一階段主要是黏合劑的揮發(fā)、分解、碳化及燃燒，排出大量氣體。并開始發(fā)生銀的還原，導(dǎo)致大量的熱量從瓷片表面被吸走，容易引起瓷片應(yīng)力加劇，甚至炸裂，膠黏劑的過快揮發(fā)，也容易引起銀層氣泡。因此這一階段升溫要慢，并應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)，使有機(jī)物充分氧化、燃燒，把大量的氣體排出。

②400～500℃這一階段主要是氧化銀的還原過程，氣體排出量很少，可較快升溫。

③由500℃升至燒滲銀終了溫度 這一階段主要是助熔劑熔化，銀層本身相互結(jié)合，銀層與瓷件表面形成良好牢固的結(jié)合，大多數(shù)瓷介電容器最終燒銀溫度為（840±20）℃，保溫20min。溫度過高，可能會出現(xiàn)飛銀，即在瓷件表面形成銀珠；溫度過低，銀層的附著力和可焊性不好。選擇最佳燒銀溫度應(yīng)以能形成附著力大，可焊性好，表面光亮、致密，導(dǎo)電性良好的銀層為依據(jù)。

④降溫冷卻過程 通常隨爐冷卻，主要是防止瓷件炸裂。整個(gè)燒滲過程約需3h左右。

審核編輯：湯梓紅