[发明专利]镍复合颗粒及其制造方法

说明书

本发明涉及一种用于厚膜导电糊中的新型镍复合颗粒及其制造方法，本发明还进一步地涉及含有该镍复合颗粒的导电糊以及涉及具有采用这种糊形成的导电层的多层电子部件。

在电子领域中，采用厚膜糊，如导电糊或电阻糊来制造电子电路和部件，如电阻、电容和IC板。这种厚膜糊是通过均匀混合导电颗粒，如金属、合金或金属氧化物颗粒，有机载体以及所需要的玻璃质粘接剂和其它的添加剂并且将它们分散到有机载体中以获得一种浆料状态而制得的。将这种厚膜糊涂覆到基体上，然后在高温下烧结，由此形成导电膜或电阻膜。

通常通过将多层未经过烧结的介电或磁性材料等等的陶瓷素板与多层内部导电糊层交替地叠层并且在高温下一同烧结所获得的多层叠层而制得陶瓷多层电子部件，如多层电容器和多层电感以及陶瓷多层衬底。在现有技术中，人们主要采用贵金属，如钯、银-钯或铂作为内部导体，但是，为了节省资源并且消除由于在烧结步骤中的氧化作用而引起的钯或银-钯的膨胀而造成的剥离或破裂等问题，贱金属材料，如镍已经引起了更大的注意。

目前有一种趋势，即叠合在一起的层的数量在这些多层部件和多层基体中增加的更多。举例说来，目前人们已经制造出了由几百层组成的多层电容器。因此，人们需要降低每层陶瓷层的厚度以及进一步降低内部导电层的厚度。例如当陶瓷层的厚度为3微米左右时，内部导电膜的厚度必需是1微米或更小，优选地为0.5微米左右。否则，所获得的多层叠层的中央部分将变厚并且会引起结构缺陷以及可靠性降低。

但是，当在内部导电糊中采用常规镍颗粒时，所获得的内部导电体由于烧结时镍颗粒的过烧而变成不连续的膜，这样就会导致诸如电阻值上升、内部断裂以及导电体厚度增加这样的问题。因此，在降低内部导体厚度方面存在限制。也就是说，当将镍颗粒在非氧化气氛，如惰性气氛或还原气氛中烧结以防止氧化时，烧结较早地开始，甚至具有相当低的活性的单晶颗粒在400℃或更低的低温下开始烧结和收缩。陶瓷层开始烧结的温度(在钛酸钡情况下，约1200℃)通常大大高于上述温度。由于钛酸钡即使在与镍膜一起烧结时也不会与镍膜一起收缩，因此镍膜在水平方向上被拉伸。因此，可以认为由于在相当低的温度下的烧结而在镍膜中产生的小孔隙容易随着在高温下烧结的进行而长大成大孔并且该膜容易在厚度方向上生长。因此，为了降低镍内部导电层的厚度，可以认为必须使镍颗粒更细并且更容易分散，从而尽可以能地防止在烧结时产生孔隙，并且还要使导电层的烧结和收缩性能与陶瓷层的相一致。

当形成厚膜时，如上所说，导电层与陶瓷层烧结和收缩性能的不一致会导致结构缺陷，如剥离和破裂等等，从而降低了产量和可靠性，这是一个问题。

至今，人们已经进行了多种研究来延迟导体的烧结，直到陶瓷层的烧结开始温度。举例来说，加入与用于陶瓷层中的那些颗粒具有相同组成的各种金属氧化物或陶瓷颗粒可以将导电膜的表观收缩开始温度推迟到800℃。但是，由于金属颗粒本身的烧结性能没有受到限制，当在1300℃左右较高的温度下进行烧结时，导电膜的连续性和导电性变次。此外，由于这些添加剂必须大量加入以达到效果，这样就会导致电阻值增加的问题。

US5126915公开了一种通过用金属氧化物，如氧化钛、氧化铝或氧化铬湿法涂覆每一个金属颗粒而抑制烧结的方法。虽然这种方法具有增加其烧结开始温度的作用，但它会在开始烧结以后突然地引起烧结和收缩。因此这种方法不能消除在高温下导电层与陶瓷层烧结和收缩性能之间的不一致。这可能是由于这些氧化物层快速分解或者在高温，如1200℃或更高的温度下、在非氧化气氛中与镍颗粒快速分离而造成的。

本发明的发明人已经研究出了一种控制烧结的方法，它是通过在金属颗粒的表面上形成玻璃薄膜，还研究出了防止镍颗粒过烧的方法，它是通过在镍颗粒表面上形成特殊的复合氧化物层。基于这些研究，他们进行了进一步的研究并且获得了本发明。

本发明的一个目的在于获得具有高导电性的导电膜，它是通过有效地抑制镍颗粒的烧结来实现的，甚至在该膜较薄时。

本发明的另一个目的在于提供一种用于防止导电膜中断和结构缺陷的方法，它是通过延迟镍颗粒的烧结开始，从而使镍颗粒的烧结和收缩性能尽可能地接近陶瓷层的并且当采用该镍颗粒来制备与未烧结的陶瓷层一起烧结的导电糊使降低导电膜的厚度，从而获得多层电子部件及其类似物。

本发明的另一个目的在于提供一种简单的和优异的制备这种镍颗粒的方法。

本发明的发明人基于上述研究已经进行了进一步的研究，他们发现上述目的可以通过在镍颗粒表面上形成一层含镍尖晶石层而实现并且完成了本发明。