專(zhuān)利名稱(chēng)：陶瓷介質(zhì)材料及其制備方法和用于生產(chǎn)陶瓷電容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質(zhì)材料。
本發(fā)明還涉及上述抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質(zhì)材料的制備方法。
本發(fā)明還涉及用上述材料生產(chǎn)多層片式陶瓷電容器的方法。
背景技術(shù)：
多層片式陶瓷電容器以其小體積、高可靠性以及貼裝方便等特點(diǎn)在電子設(shè)備的制造過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和移動(dòng)通訊時(shí)代的到來(lái)，各種電子器件和設(shè)備向小型化、高密度集成化方向發(fā)展，要求表面貼裝的多層片式陶瓷電容器實(shí)現(xiàn)小尺寸、大容量和高可靠性。
多層片式陶瓷電容器是通過(guò)絲網(wǎng)印刷技術(shù)，將形成內(nèi)電極的漿料層印刷在介質(zhì)層上，交替疊層，并經(jīng)過(guò)壓制、切割后形成生坯，再將坯體和內(nèi)電極在高溫下共燒，隨后封端電極漿料，再經(jīng)過(guò)熱處理而制作的具有內(nèi)外電極的元件。
傳統(tǒng)的多層片式陶瓷電容器是在空氣氣氛中燒結(jié)的。為了使內(nèi)電極不在高溫共燒的過(guò)程中被氧化，傳統(tǒng)上內(nèi)電極的漿料采用貴金屬鈀銀合金。由于貴金屬鈀的市場(chǎng)價(jià)格持續(xù)走高，傳統(tǒng)的多層片式陶瓷電容器的制造成本也居高不下。
如果以賤金屬鎳或鎳合金作為多層片式陶瓷電容器的內(nèi)電極，為了防止內(nèi)電極被氧化，必須在還原氣氛中進(jìn)行燒結(jié)處理。但傳統(tǒng)的多層片式陶瓷電容器用介質(zhì)材料具有在還原氣氛下燒結(jié)被還原成半導(dǎo)體的特性，不能滿足以賤金屬鎳或鎳合金作為內(nèi)電極的多層片式陶瓷電容器制造要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)以上不足提供一種抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質(zhì)材料。
本發(fā)明還涉及上述抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質(zhì)材料的制備方法，可在還原氣氛下燒結(jié)的具有抗還原特性的高頻熱穩(wěn)定陶瓷介質(zhì)材料。
本發(fā)明還涉及用上述材料生產(chǎn)多層片式陶瓷電容器的方法。
本發(fā)明提供的一種抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質(zhì)材料的制備方法采用的主成分為包含Mg、Ca、Sr、Ba金屬元素及Zr和O元素的復(fù)合氧化物，以式MgaCabSrcBa1-a-b-cZrdO1+2d表示， 式中0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，0.8≤d≤1.2；基于該主成分，該陶瓷介質(zhì)材料還可以包括0.1～5％mol的ZnO、SiO2、MnO2、K2O其中一種或一種以上，作為燒結(jié)助劑；主成分經(jīng)過(guò)濕法球磨細(xì)化、干燥、粉碎后在1200℃至1300℃煅燒2-3小時(shí)，加入燒結(jié)助劑，粉碎至粉體平均顆粒直徑小于1μm，在氮?dú)浠旌蠚夥罩?250～1350℃燒結(jié)至材料介電常數(shù)在20至40之間，溫度系數(shù)為0±30PPM/℃，符合EIA標(biāo)準(zhǔn)COG溫度特性。
用上述介質(zhì)材料生產(chǎn)多層片式陶瓷電容器的方法包括(1)采用傳統(tǒng)的流延工藝制作出5～100μm的膜片后，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)疊印內(nèi)電極，再經(jīng)壓制，切割形成生坯；(2)將生坯在氮?dú)浠旌蠚夥罩?250～1350℃燒結(jié)，再經(jīng)過(guò)表面拋光處理后，封銅合金或鎳合金端電極漿料；(3)在氮?dú)鈿夥?00～900℃熱處理后，經(jīng)三層電鍍工藝處理，形成銅－鎳－錫或鎳－鎳－錫結(jié)構(gòu)的端電極。
第(1)步中，內(nèi)電極漿料可以使用含有0.1～10％的無(wú)機(jī)添加物的鎳合金漿料。
第(3)步中，端電極漿料可以使用含有1～20％的無(wú)機(jī)添加物的銅合金或鎳合金漿料。
該多層片式陶瓷電容器的介電常數(shù)在20至40之間，溫度系數(shù)為0±30PPM/℃符合EIA標(biāo)準(zhǔn)COG溫度特性。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、該陶瓷材料可制作厚度為5-10μm的介質(zhì)層；2、該陶瓷材料堿性低，因此有更寬的工藝寬容性；3、該陶瓷材料有小的損耗角正切和良好的耐電性能；4、該陶瓷材料有高的絕緣電阻。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例介紹本發(fā)明的具體實(shí)施方案。
實(shí)施例1本實(shí)施方案主要介紹抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質(zhì)材料的制備過(guò)程，組成及其特性。
制備過(guò)程包括主成分的制備及陶瓷介質(zhì)粉體的制備。
主成分的制備過(guò)程包括將起始原材料如MgCO3，CaCO3，SrCO3，BaCO3及ZrO2按式MgaCabSrcBa1-a-b-cZrdO1+2d的比例稱(chēng)量配份，式中a、b、c和d列于表1。再經(jīng)過(guò)濕法球磨細(xì)化、干燥、粉碎后在1200℃至1300℃煅燒2至3小時(shí)，得到所需的主成分。
陶瓷介質(zhì)粉體的制備過(guò)程是在主成分中添加輔助組分作為燒結(jié)助劑，各輔助組分的質(zhì)量百分含量列于表1。經(jīng)過(guò)球磨混合后，再通過(guò)超細(xì)粉碎及分級(jí)等技術(shù)加工，即可得平均顆粒直徑小于1μm的陶瓷粉體。
在該陶瓷介質(zhì)粉體中加入PVA黏合劑后造粒，并壓制成直徑15mm，厚度約1mm的圓片試樣生坯。將試樣生坯在氮?dú)浠旌蠚夥罩?250～1350℃燒結(jié)，再在上下兩表面涂銅合金端電極漿料，并在氮?dú)鈿夥?00～900℃熱處理后，用酒精清洗、晾干。然后用相關(guān)儀表設(shè)備測(cè)試其性能，各試樣性能列于表2。
表1

表2

由表2可見(jiàn)，本發(fā)明所述的抗還原陶瓷介質(zhì)材料，適合于在氮?dú)浠旌蠚夥罩袩Y(jié)，燒結(jié)溫度在1250℃至1350℃之間，介電常數(shù)在20至40之間，損耗角正切小于5×10-4，電阻率大于＞1013Ω.cm，溫度系數(shù)在-30PPM/℃至+30PPM/℃之間，符合EIA標(biāo)準(zhǔn)COG溫度特性。
實(shí)施例2
本實(shí)施方案主要介紹鎳內(nèi)電極銅端電極熱穩(wěn)定多層片式陶瓷電容器(MLCC)制備過(guò)程及其特性。
其特點(diǎn)在于它以實(shí)施方案1所述的抗還原陶瓷介質(zhì)材料作為介質(zhì)材料，內(nèi)電極漿料使用含有0.1～10％的無(wú)機(jī)添加物的鎳合金漿料，端電極漿料使用含有1～20％的無(wú)機(jī)添加物的銅合金漿料。
本實(shí)施方案介紹的鎳內(nèi)電極熱穩(wěn)定多層片式陶瓷電容器(MLCC)制備過(guò)程包括采用傳統(tǒng)的流延工藝制作出5～100μm的膜片后，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，將上述含有0.1～10％的無(wú)機(jī)添加物的鎳合金內(nèi)電極漿料印刷在膜片上，并交替疊層，以形成多層內(nèi)電極。再經(jīng)壓制、切割形成生坯。流延制漿所用的黏合劑不是本發(fā)明的關(guān)鍵，可以從常用的黏合劑中選擇，也可以使用新型的水基黏合劑。
再將生坯在氮?dú)庵羞M(jìn)行排膠處理，優(yōu)選工藝條件為以每小時(shí)60～100℃的速度升溫至300～450℃，再保溫10-40小時(shí)。
將排膠處理后的生坯在氮?dú)浠旌蠚夥罩?氧分壓小于10-6atm)1250～1350℃燒結(jié)2-3小時(shí)，經(jīng)過(guò)表面拋光處理后，再用上述含有1～20％的無(wú)機(jī)添加物的銅合金端電極漿料封端。并在氮?dú)鈿夥障?00～900℃熱處理后，經(jīng)三層電鍍工藝處理，形成銅－鎳－錫結(jié)構(gòu)的端電極。
由上述工藝制作的多層片式陶瓷電容器(MLCC)，可以為0201，0603，0805，1206，1812等尺寸規(guī)格，標(biāo)稱(chēng)容量在0.1PF至10,000PF之間。損耗角正切小于5×10-4，絕緣電阻大于1011Ω，耐電壓大于1000VDC，溫度系數(shù)在-30PPM/℃至+30PPM/℃，符合EIA標(biāo)準(zhǔn)COG溫度特性。
實(shí)施例3本實(shí)施方案主要介紹鎳內(nèi)電極鎳鎳端電極熱穩(wěn)定多層片式陶瓷電容器(MLCC)制備過(guò)程及其特性。
其特點(diǎn)在于它以實(shí)施方案1所述的抗還原陶瓷介質(zhì)材料作為介質(zhì)材料，內(nèi)電極漿料使用含有0.1～10％的無(wú)機(jī)添加物的鎳合金漿料，端電極漿料使用含有1～20％的無(wú)機(jī)添加物的鎳合金漿料。
本實(shí)施方案介紹的鎳內(nèi)電極熱穩(wěn)定多層片式陶瓷電容器(MLCC)制備過(guò)程包括采用傳統(tǒng)的流延工藝制作出5～100μm的膜片后，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，將上述含有0.1～10％的無(wú)機(jī)添加物的鎳合金內(nèi)電極漿料印刷在膜片上，并交替疊層，以形成多層內(nèi)電極。再經(jīng)壓制、切割形成生坯。流延制漿所用的黏合劑不是本發(fā)明的關(guān)鍵，可以從常用的黏合劑中選擇，也可以使用新型的水基黏合劑。
再將生坯在氮?dú)庵羞M(jìn)行排膠處理，優(yōu)選工藝條件為以每小時(shí)60～100℃的速度升溫至300～450℃，再保溫10-40小時(shí)。
將排膠處理后的生坯在氮?dú)浠旌蠚夥罩?氧分壓小于10-6atm)1250～1350℃燒結(jié)2-3小時(shí)，經(jīng)過(guò)表面拋光處理后，再用上述含有1～20％的無(wú)機(jī)添加物的鎳合金端電極漿料封端。并在氮?dú)鈿夥障?00～900℃熱處理后，經(jīng)三層電鍍工藝處理，形成鎳－鎳－錫結(jié)構(gòu)的端電極。
由上述工藝制作的多層片式陶瓷電容器(MLCC)，可以為0201，0603，0805，1206，1812等尺寸規(guī)格，標(biāo)稱(chēng)容量在0.1PF至10,000PF之間。損耗角正切小于5×10-4，絕緣電阻大于1011Ω，耐電壓大于1000VDC，溫度系數(shù)在-30PPM/℃至+30PPM/℃，符合EIA標(biāo)準(zhǔn)COG溫度特性。
權(quán)利要求
1.一種抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于采用的主成分為包含Mg、Ca、Sr、Ba金屬元素及Zr和O元素的復(fù)合氧化物，以式MgaCabSrcBa1-a-b-cZrdO1+2d表示，式中0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，0.8≤d≤1.2；基于該主成分，該陶瓷介質(zhì)材料還可以包括0.1～5％mol的ZnO、SiO2、MnO2、K2O其中一種或一種以上，作為燒結(jié)助劑；主成分經(jīng)過(guò)濕法球磨細(xì)化、干燥、粉碎后在1200℃至1300℃煅燒2-3小時(shí)，加入燒結(jié)助劑，粉碎至粉體平均顆粒直徑小于1μm，在氮?dú)浠旌蠚夥罩?250～1350℃燒結(jié)至材料介電常數(shù)在20至40之間，溫度系數(shù)為0±30PPM/℃，符合EIA標(biāo)準(zhǔn)COG溫度特性。
2.權(quán)利要求1所述的方法制備的抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質(zhì)材料。
3.用權(quán)利要求2所述的抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質(zhì)材料生產(chǎn)多層片式陶瓷電容器的方法，其特征在于包括(1)采用傳統(tǒng)的流延工藝制作出5～100μm的膜片后，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)疊印內(nèi)電極，再經(jīng)壓制，切割形成生坯；(2)將生坯在氮?dú)浠旌蠚夥罩?250～1350℃燒結(jié)，再經(jīng)過(guò)表面拋光處理后，封銅合金或鎳合金端電極漿料；(3)在氮?dú)鈿夥?00～900℃熱處理后，經(jīng)三層電鍍工藝處理，形成銅－鎳－錫或鎳－鎳－錫結(jié)構(gòu)的端電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)方法，其特征在于第(1)步中，內(nèi)電極漿料可以使用含有0.1～10％的無(wú)機(jī)添加物的鎳合金漿料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于第(3)步中，端電極漿料可以使用含有1～20％的無(wú)機(jī)添加物的銅合金或鎳合金漿料。
6.權(quán)利要求3所述的方法生產(chǎn)的多層片式陶瓷電容器，其特征在于其介電常數(shù)在20至40之間，溫度系數(shù)為0±30PPM/℃符合EIA標(biāo)準(zhǔn)COG溫度特性。
全文摘要
本發(fā)明涉及陶瓷介質(zhì)材料及其制備方法和用于生產(chǎn)陶瓷電容器的方法。所述陶瓷介質(zhì)材料采用的主成分為包含Mg、Ca、Sr、Ba金屬元素及Zr和O元素的復(fù)合氧化物，以式Mg
文檔編號(hào)C04B35/64GK1420105SQ0215190
公開(kāi)日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者陳兆藩, 楊成銳, 唐亦斌, 魏漢光, 張火光, 郭海明, 唐洪濤 申請(qǐng)人:廣東風(fēng)華高新科技集團(tuán)有限公司