專(zhuān)利名稱(chēng):具有平直溫度系數(shù)特性的低溫焙燒的介電陶瓷組分的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于低溫焙燒所制得的介電陶瓷組分，在寬溫度范圍內(nèi)，其介電常數(shù)的變化不超過(guò)基值的15%。本發(fā)明更明確地提出介電常數(shù)超過(guò)2400的介電陶瓷組分的制備方法-將含有介電氧化物和陶瓷助熔劑混合后的陶瓷制備基劑在不超過(guò)約1150℃下焙燒即可制得。
多層陶瓷電容器通常采用澆鑄或其它方法制成介電陶瓷粉末的絕緣層，再放好導(dǎo)體金屬電極層-通常是金屬糊狀物，然后將上述元件組裝成多層電容器。鈦酸鋇是一種常用于制備絕緣陶瓷層的介電氧化物。因?yàn)殁佀徜^的居里溫度高，所以常用其它氧化物與鈦酸鋇反應(yīng)成固體溶液來(lái)降低得到的陶瓷材料的居里溫度。材料在居里溫度下的介電常數(shù)最高，所以希望制作電容器材料的居里溫度在室溫左右。某些其它氧化物，如二氧化錳也可以加入來(lái)改進(jìn)材料的絕緣強(qiáng)度，并做為晶粒成長(zhǎng)調(diào)節(jié)物控制其介電常數(shù)。
制作多層電容器的陶瓷組分的介電常數(shù)隨溫度變化的大小也是很重要的。包括鈦酸鋇的很多介電陶瓷組分的介電常數(shù)，當(dāng)溫度升高或降低，變化顯著。制作多層電容器理想的介電陶瓷組分需要在寬溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的介電常數(shù)，其變化不應(yīng)超過(guò)在25℃(室溫)下的介電常數(shù)基值的正或負(fù)15%。為了調(diào)節(jié)居里溫度，必需用選定的氧化物與鈦酸鋇反應(yīng)，才能得到平直的溫度特性。制備介電常數(shù)大于2000，并對(duì)溫度穩(wěn)定的電容器的材料，通常要在空氣中和高于1150℃的溫度下焙燒熟化。在這種溫度下，金屬電極層一定要用較不活潑，較高熔點(diǎn)的所謂貴金屬的合金，如鈀和銀，鈀和金和其它技術(shù)上已知的價(jià)昂合金制作。只有這樣才能避免或是電極與絕緣陶瓷層反應(yīng)，或是電極可能熔化而造成導(dǎo)電層的中斷。如果能在低于1150℃焙燒制備介電常數(shù)大于2000并具有合適的溫度特性的陶瓷組分，那就可以選用比較便宜的電極材料，而不犧牲電容器的性能。以前用于在1150℃以下制作多層電容器的介電陶瓷組分的介電常數(shù)小于2000，滿(mǎn)足不了大多數(shù)用途的要求。
本發(fā)明的目標(biāo)之一是生產(chǎn)一種在寬溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定介電常數(shù)的陶瓷組分。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是在低溫下焙燒生產(chǎn)介電常數(shù)大于2400并隨溫度變化小的陶瓷組分。
本發(fā)明采用低溫焙燒由兩種成分組成的介電陶瓷組分，來(lái)達(dá)到上述及其它目標(biāo)，其中主要的成分是陶瓷制備基劑，次要的成分是玻璃料或陶瓷助熔劑。更明確地講，本發(fā)明的介電陶瓷組分中，主要成分約占93.5%-96.5%(重量)，次要成分約占3.5%-6.5%(重量)。
陶瓷組分的主要成分是介電氧化物的陶瓷制備基劑，含鈦酸鋇(BaTiO3)，五氧化鈮和氧化鈷，也可以是含上述氧化物的物料或氧化物母體。在陶瓷制備基劑中最好選用TAM Ceramics TICONHPB，產(chǎn)品號(hào)52901高純度鈦酸鋇。陶瓷制備基劑的成分以氧化物計(jì)為鈦酸鋇約98.0%-99.0%(重量)，五氧化鈮約0.97%-1.54%(重量)，氧化鈷約0.19%-0.32%(重量)。
次要成分的陶瓷助熔劑含有鈦酸鉍，鈦酸鉛(PbTiO3)，氧化鋅和氧化硼，也可以是含上述氧化物的物料或其氧化物母體。鈦酸鉍的分子式是Bi2Ti2O7，或其含氧化物的物料或氧化物母體，而其組成比例為Bi2Ti2O7。玻璃料的成分是鈦酸鉍約占16%-60%(重量)，鈦酸鉛約占8%-52%(重量)，氧化鋅約占18%-35%(重量)和氧化硼約占5%-11%(重量)。
此外，陶瓷制備基劑和陶瓷助熔劑中還可以加入二氧化錳，或其母體如碳酸錳，或含錳離子的溶液。二氧化錳的加入量約占陶瓷制備基劑和陶瓷助熔劑總重量的0-0.114%，以約0.05%為佳。
在較好的實(shí)際例子中的組成是在介電組分總重量中，陶瓷制備基劑約占93.5%-96.5%;玻璃料約占3.5%-6.5%，更理想的組成比例是陶瓷制備基劑約占95%(重量)，玻璃料約占5%(重量)。
在上述實(shí)例的玻璃料中，鈦酸鉍對(duì)鈦酸鉛的重量比例約為7.33∶1至0.33∶1，鈦酸鉍和鈦酸鉛的添加量對(duì)氧化鋅和氧化硼的添加量約為3.20∶1至1.24∶1。較好的氧化鋅含量約占陶瓷制備基劑的1.22%-1.6%(重量)，較好的氧化硼含量約占陶瓷制備基劑的0.38%-0.50%(重量)。
介電陶瓷組分中各種氧化物較好的含量范圍是鈦酸鋇約占91.6%-95.5%(重量)，氧化硼約占0.26%-0.46%(重量)，氧化鈷約占0.18%-0.31%(重量)，二氧化錳約占0-0.11%(重量)，氧化鋅約占0.82%-1.49%(重量)，氧化鉍約占1.04%-1.87%(重量)，二氧化鈦約占0.68%-1.23%(重量)，氧化鉛約占0.67%-1.20%(重量)和五氧化鈮約占0.91%-1.49%(重量)。
本發(fā)明中較好的陶瓷組分所制備的多層電容器具有如下性能介電常數(shù)大于2400，在1Vrms下的損耗因子約為1.4%，在-55℃至125℃范圍內(nèi)介電常數(shù)的變化僅為正負(fù)15%。焙燒制造電容器的較佳溫度在1100℃至1150℃之間。
在一個(gè)特別推薦的實(shí)例中，陶瓷介電組分由95.24%(重量)的陶瓷制備基劑和4.76%(重量)的陶瓷助熔劑所組成。陶瓷制備基劑含98.31%(重量)的BaTiO3，1.40%(重量)的Nb2O5和0.29%(重量)CoO。陶瓷助熔劑含27.98%(重量)的Bi2Ti2O7，40.02%(重量)PbTiO3，24.4%(重量)的ZnO，和7.6%(重量)的B2O3。二氧化錳的含量占陶瓷制備基劑和陶瓷助熔劑總重量的0.05%。
下面將闡述本發(fā)明的介電陶瓷組分所具有的優(yōu)點(diǎn)，在不犧牲合乎需要的物理和電性能的前提下，能夠顯著降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明提供一種新型，改進(jìn)了溫度特性的介電陶瓷組分，可以在不超過(guò)1150℃下焙燒其成分氧化物或其母體而制得。這種組分與以前的技術(shù)有明顯的改變，以前的技術(shù)為了在這樣低的溫度下制得材料，不得不犧牲產(chǎn)品的理想物理性質(zhì)-如高的介電常數(shù)。在以前的技術(shù)中，材料必需在1150℃以上的溫度中焙燒，所以介電常數(shù)太低，難以在多層電容器中應(yīng)用。在這樣高的溫度下，電極材料要選用含更多的鈀或鉑。本發(fā)明提供的能在較低溫度下焙燒制得的陶瓷組分，可以使用銀-鈀電極作多層電容器的導(dǎo)電層。這種電極含銀70%，只含30%的鈀。這是有利的，因?yàn)殁Z是一種貴金屬，價(jià)格比銀昂貴得很多。因此，本發(fā)明提供的多層電容器的陶瓷組分能顯著降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的焙燒陶瓷體的制法是將陶瓷制備基劑的組成介電氧化物;氧化鋇，氧化鈦，氧化鈷，五氧化鈮，很少量的二氧化錳與少量玻璃料中的三氧化鉍，二氧化鈦，氧化鉛，氧化鋅及氧化硼在焙燒過(guò)程中反應(yīng)而得。陶瓷制備基劑和陶瓷助熔劑可以含有鈦酸鹽或其它復(fù)合物形式的氧化物。例如，氧化鋇和二氧化鈦可以反應(yīng)得到鈦酸鋇。同樣，氧化鉍和二氧化鈦可以反應(yīng)生成鈦酸鉍，Bi2Ti2O7。復(fù)合氧化物也可以由能生成它們的反應(yīng)中得到將氧化物母體(如碳酸鹽或硝酸鹽)與其它組成氧化物或其母體共同焙燒即得。眾所周知，在工業(yè)裝置上生產(chǎn)的鈦酸鋇，鈦酸鉛，鈦酸鉍等產(chǎn)品具有不同的級(jí)別，因此為了得到合乎需要性質(zhì)的產(chǎn)品，要用已知的實(shí)驗(yàn)方法去調(diào)整陶瓷制備基劑和陶瓷助熔劑的組分比例。
本發(fā)明的焙燒陶瓷體也可把經(jīng)煅燒的氧化鈷，五氧化鈮，氧化鋅，硼酸和碳酸錳的主體混合物與鈦酸鋇，鈦酸鉍和鈦酸鉛共同焙燒反應(yīng)而得。
本發(fā)明的陶瓷制備基劑的氧化物顆粒度和組分比例都選擇能最充分滿(mǎn)足產(chǎn)品的物理性質(zhì)和電性能。五氧化鈮加到鈦酸鋇中，可以使鈦酸鋇的介電常數(shù)最大值由居里溫度(130℃)下降至室溫?？梢哉J(rèn)為，恰當(dāng)選擇組成氧化物的顆粒度分配會(huì)沿鈦酸鋇顆粒和焙燒陶瓷顆粒界面上形成五氧化鈮的不均勻固體溶液，造成寬溫度范圍的居里溫度。這樣就產(chǎn)生所希望的電容平直溫度系數(shù)。陶瓷制備基劑中的氧化鈷承擔(dān)助熔劑的作用，也是五價(jià)鈮的進(jìn)料補(bǔ)償劑。
陶瓷助熔劑的組分也選擇成能在鈦酸鋇顆粒和顆粒界面上形成與陶瓷制備基劑相似的五氧化鈮不均勻溶液，但焙燒溫度較低，同時(shí)也使陶瓷基劑的介電常數(shù)進(jìn)一步略有降低。
氧化鋅及硼酸在焙燒過(guò)程中生成低粘度低共熔化合物。由于硼酸鋅也抑制介電常數(shù)，所以這兩種組分的加入量越少越好。鈦酸鉍及鈦酸鉛起高粘度助熔劑的作用，增加在焙燒中生成的硼酸鋅的粘度。由于鈦酸鉍和鈦酸鉛的介電常數(shù)和居里溫度高得多，用做助熔劑可使介電常數(shù)下降的幅度減至最小。此外，氧化鋅對(duì)硼酸的比例和鈦酸鉍對(duì)鈦酸鉛的比例也選擇能有助于平衡進(jìn)料補(bǔ)償和焙燒陶瓷的總化學(xué)計(jì)量，這一點(diǎn)在技術(shù)上是很重要的。
氧化錳組分由于是多價(jià)的，能有效地平衡受體-給體離子。因此，氧化錳能提高焙燒陶瓷的絕緣電阻。
在制備本發(fā)明的陶瓷制備基劑時(shí)，可先將上述比例的組分氧化物在水中混成淤漿。干燥后，向混合物中添加陶瓷助熔劑和二氧化錳。陶瓷助熔劑組分可以是組分氧化物的混合物，也可將組分氧化物熔化在一起，冷卻，磨粉成為單一的玻璃料。陶瓷制備基劑，陶瓷助熔劑組分和二氧化錳的總混合物可用標(biāo)準(zhǔn)方法澆鑄成片狀，與銀70%-鈀30%的電極組成多層電容器，在1110℃-1150℃焙燒約3小時(shí)。
本發(fā)明的低溫焙燒介電組分在25℃和50VDC/0.001吋下絕緣電阻-電容大于10000歐姆-法拉，在125℃和50VDC/0.001吋時(shí)大于2000歐姆-法拉。典型的介電常數(shù)在1KHZ和1伏rms時(shí)約為2500±200，典型的損耗因子在1KHZ和1伏rms時(shí)約為1.8±0.2%。介電擊穿電壓約為650VDC/0.001吋-950VDC/0.001吋。
特別重要的是本發(fā)明中陶瓷組分的介電常數(shù)予知隨溫度變化小。在溫度穩(wěn)定性是重要的多層電容器中，合乎要求的介電陶瓷組分的電容溫度系數(shù)應(yīng)達(dá)到介電常數(shù)在-55℃-125℃范圍內(nèi)的變化不應(yīng)多于或少于在25℃下的基值的15%。這個(gè)數(shù)值代表陶瓷工業(yè)中的技術(shù)規(guī)格，稱(chēng)X7R溫度特性。本發(fā)明中介電陶瓷組分的電容溫度系數(shù)達(dá)到了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明將進(jìn)一步用以下的實(shí)例來(lái)說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于下面的實(shí)例。實(shí)例中的數(shù)值會(huì)由于技術(shù)上已知的因素而有所變異。例如在實(shí)例1-31中，由于粉碎，研磨，均勻分散，或?qū)⒊跏荚戏稚⒊煞浅＜?xì)微的顆粒，介電常數(shù)可能顯著提高，而損耗因子可能顯著降低。實(shí)例1-31并未充分運(yùn)用生產(chǎn)陶瓷電容器的工業(yè)粉碎技術(shù)來(lái)得到非常細(xì)微的顆粒。此外，焙燒條件的變動(dòng)，樣品的厚度及制法及測(cè)量的誤差，對(duì)同樣的組分能得到有差別的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。因此，即便不考慮顆粒度的影響，由于生產(chǎn)技術(shù)的差別，按照實(shí)例1-31的組成比例制得的陶瓷組分的性質(zhì)與所列的數(shù)據(jù)會(huì)有差別;例如，介電常數(shù)可變化±200，損耗因子可變化±0.2%，而在25℃下電容隨溫度的變化對(duì)電容的比值可變化±1.5%。
實(shí)例1-7陶瓷助熔劑與陶瓷制備基劑比例變化的影響用49.15克高純度鈦酸鋇TAM Ceramics TICONHPB，0.70克工業(yè)級(jí)五氧化鈮細(xì)微顆粒和0.15克工業(yè)級(jí)氧化鈷細(xì)微顆粒在水中混成淤漿狀物料，制得陶瓷制備基劑。50克陶瓷制備基劑與0-5克陶瓷助熔劑相混合，助熔劑含鈦酸鉍(Bi2Ti2O7)41.2%(重量)，鈦酸鉛(PbTiO3)26.8%(重量)，氧化鋅(ZnO)24.4%(重量)和氧化硼B(yǎng)2O3(以硼酸H3BO3形式加入)7.6%(重量)。助熔劑與制備基劑在實(shí)例1-7的比例列于表1中。將碳酸錳加入到陶瓷制備基劑及陶瓷助熔劑每個(gè)樣品的混合粉末中，其加入量約占總粉末量的0.057%(重量)。將陶瓷粉末混合物加入25毫升蒸餾水，在Spex高速涂料混合器中充分混合10分鐘。制得的漿狀物干燥成餅狀，在研缽中研細(xì)。4毫升的粘合劑液含水26%(重量)，丙二醇26%(重量)和玉米糖漿48%(重量)加入研缽中與陶瓷粉末相混，通過(guò)
40號(hào)尼龍篩制成顆粒?；旌衔镌诓讳P鋼沖模中經(jīng)38，000磅/平方吋的壓力制成直徑為1.27厘米，厚為0.1-0.15厘米的圓片狀。將片狀物放在穩(wěn)定的氧化鋯耐火架上，并在1110℃-1150℃下焙燒約3小時(shí)。
冷卻后，已燒結(jié)的陶瓷片用測(cè)微計(jì)和游標(biāo)卡尺測(cè)量直徑和厚度。將含銀電極涂在主要表面，在850℃下將電極燒結(jié)上。用電氣工業(yè)公司2110A型電橋在1KHZ 1Vrms下測(cè)量電容，損耗因子(DF)，和在25℃下電容隨溫度的變化對(duì)電容的比值(TC)。每個(gè)實(shí)例至少測(cè)量三個(gè)片狀物。測(cè)量及溫度變化/程序用計(jì)算機(jī)和微處理機(jī)控制，測(cè)量步驟按工業(yè)通用方法進(jìn)行。
每個(gè)片狀物的介電常數(shù)(K)用下式算出K=5.66×C25× 1/(D2) ×1012式中C25是25℃下的電容值;
1是片狀物的厚度吋;
D是片狀物的直徑吋。
結(jié)果列于表1，可以看出當(dāng)助熔劑/陶瓷制備基劑的重量比值小于0.035時(shí)，如在實(shí)例1及2中，介電陶瓷組分未燒結(jié)至足夠的密度，在-55℃下的TC超過(guò)18%。當(dāng)助熔劑/陶瓷制備基劑的比值大于0.065時(shí)，如在實(shí)例6及7中，介電常數(shù)降至2100以下。這種組分雖然有改進(jìn)的損耗因子和平直的TC特性，但由于介電常數(shù)低，實(shí)際用途很少。
實(shí)例8-11錳加入量的變化50克與實(shí)例1-7相同的陶瓷制備基劑粉末與2.65克與實(shí)例1-7相同的陶瓷助熔劑相混合。碳酸錳以不同重量比例加入到以上粉末混合物中，數(shù)據(jù)列于表2實(shí)例8-11。陶瓷片的制備和燒結(jié)方法與實(shí)例1-7相同。測(cè)量其介電性能并將結(jié)果列于表2。加入碳酸錳改進(jìn)了陶瓷介電組分的損耗因子和TC。碳酸錳的加入量大于0.190%(重量)時(shí)，如實(shí)例11，介電常數(shù)已低于2100，這種材料不能用于制備多層電容器。
實(shí)例12-17鈦酸鉍對(duì)鈦酸鉛的比例變化50克與實(shí)例1-7相同的陶瓷制備基劑粉末和2.65克陶瓷助熔劑相混合。每個(gè)實(shí)例中，陶瓷助熔劑含鈦酸鉍及鈦酸鉛共68%(重量)，氧化鋅24.4%(重量)和氧化硼7.6%(重量)。鈦酸鉍對(duì)鈦酸鉛重量比例的變化列于表3。碳酸錳加入量占陶瓷制備基劑和陶瓷助熔劑粉末總量的0.057%(重量)。按實(shí)例1-7的方法制出并燒結(jié)了陶瓷小片，測(cè)量了介電性能。結(jié)果見(jiàn)表3。可以看出鈦酸鉍對(duì)鈦酸鉛的重量比值增大，介電陶瓷組分的介電常數(shù)下降，實(shí)例12中不含鈦酸鉛，介電常數(shù)則下降至2000。當(dāng)鈦酸鉍對(duì)鈦酸鉛的比例為零，如例17，雖然介電常數(shù)高，損耗因子低，但TC值在-55℃時(shí)已超過(guò)-15%。實(shí)例16及17中鈦酸鉍對(duì)鈦酸鉛的重量比值低于0.333，此種組分不夠理想，可與實(shí)例4的組分相對(duì)比;因?yàn)殁佀徙U有受體效應(yīng)，約起始于45℃，在TC特性中引入第二個(gè)峰，與鈦酸鉍對(duì)鈦酸鉛的重量比值大于0.333的陶瓷組分相比，也使125℃的TC很快成為負(fù)值。
雖然表3的數(shù)據(jù)不明顯，如實(shí)例16的電容變化在-55℃-125℃范圍內(nèi)，仍小于15%，但將實(shí)例16的組分用于多層電容器時(shí)，則很易約在45℃產(chǎn)生第二個(gè)超過(guò)十20%的峰，這是由于多層電容器在加工過(guò)程中附加的受體污染的原因。
實(shí)例18-25鈦酸鉍與鈦酸鉛之和對(duì)氧化鋅與氧化硼之和的比例變化在實(shí)例18-25的每個(gè)實(shí)例中，50克與實(shí)例1-7相同的陶瓷制備基劑與2.65克陶瓷助熔劑相混合，向得到的粉末混合物中加入碳酸錳0.057%(重量)。這些實(shí)例中，陶瓷助熔劑組分的變化表現(xiàn)在鈦酸鉍及鈦酸鉛的總量對(duì)氧化鋅及氧化硼總量的比例變化。用60.4克鈦酸鉍及39.6克鈦酸鉛配成混合物，并配成含78.2克氧化鋅及21.8克氧化硼的混合物。鈦酸鉍及鈦酸鉛對(duì)氧化鋅及氧化硼的重量比例變化列在表4中。陶瓷片按實(shí)例1-7的方法制備，燒結(jié)并測(cè)量介電性能。每個(gè)實(shí)例的結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可以看出當(dāng)鈦酸鉍及鈦酸鉛組分對(duì)氧化鋅及氧化硼組分的重量比例大于3.2時(shí)，如實(shí)例18，陶瓷介電組分不能經(jīng)燒結(jié)達(dá)到足夠的緻密度。所以介電常數(shù)低，而損耗因子和TC高。當(dāng)比例小于1.24時(shí)，如實(shí)例22-25，介電組分成為半導(dǎo)體，TC特性很高。實(shí)例24和25清楚地表明，為達(dá)到本發(fā)明的平直溫度特性加入鈦酸鉍和鈦酸鉛組分的必要性。
實(shí)例26-31氧化鋅和氧化硼數(shù)量的變化在實(shí)例26-31的每一個(gè)實(shí)例中，50克與實(shí)例1-7相同的陶瓷制備基劑粉末與1.03克鈦酸鉍，0.67克鈦酸鉛，并與表5中對(duì)總粉末量變化的重量比例的氧化鋅及氧化硼相混合。氧化錳的加入量占每個(gè)實(shí)例總粉末量的0.057%(重量)。按實(shí)例1-7的方法制備，燒結(jié)并測(cè)量了陶瓷片的介電性能。結(jié)果列于表5。由表5的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)氧化硼對(duì)總粉末量的比例大于0.005時(shí)，如實(shí)例27，介電常數(shù)降至2100以下，這個(gè)數(shù)值太低了難以實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)氧化鋅對(duì)總粉末量的比例大于0.016時(shí)，如實(shí)例30及31，得到的樣品成為半導(dǎo)體，并有大幅度變化的TC特性。實(shí)例31的組分所含的氧化鋅對(duì)總粉末量的比例大于0.020，TC有遠(yuǎn)高于15%的第二個(gè)峰，因此根據(jù)本發(fā)明，高氧化鋅含量的組分不適于制備多層電容器。
實(shí)例32按照實(shí)例1-7的方法，將474.6克陶瓷制備基劑粉末，6.6克鈦酸鉍，9.5克鈦酸鉛，5.8克氧化鋅，3.2克硼酸，0.3克碳酸錳及5克NuOdex V1444表面活性劑，20克甲苯，5克乙醇，和250克粘結(jié)溶液混合制成陶瓷粉末淤漿。上述粘結(jié)溶液是由27.5克Butvar B-76乙烯基樹(shù)脂，5克Nuodex ×V1444，13.8克鄰苯二甲酸二辛酯，163克甲苯和445.8克乙醇乙醇經(jīng)充分混合，溶介而制得。將制得的淤漿研磨16小時(shí)，傾出，用44微米的篩子過(guò)濾。360克過(guò)濾物，其粘度為4960厘泊，再與4.8克甲苯和1.2克乙醇相混，將粘度調(diào)節(jié)至3360厘泊。過(guò)濾物在減壓下脫除空氣，鑄成厚度為0.0024吋的條狀或帶狀物。將帶狀物用工業(yè)中通常的方法與70%銀-30%鈀電極制成多層陶瓷電容器。電容器在260℃下予熱48小時(shí)，然后放在穩(wěn)定的氧化鋯或高比重鋁耐火架上，在1110℃-1140℃下燒結(jié)3小時(shí)。燒結(jié)后的電容器有10層活性介電層，其介電厚度為0.00175吋。Dupont 4822號(hào)銀涂料電極加在多層電容器的對(duì)面末端上，使各層相連，電容器在隧道式爐中在815℃下鍛燒。制得的電容器介電性能如下介電常數(shù)2600±200(1KHZ及1伏rms);損耗因子1.4±0.2%(1KHZ及1伏rms);TC在-55℃下，-12.0±1.5%，在-30℃下，-9.0±1.5%，在85℃下，-4.0±1.5%，在125℃下-0.5±1.5%;RC在1110℃燒結(jié)的電容器大于3000歐姆-法拉(25℃，50VDC/0.001吋)，大于1650歐姆-法拉(125℃，50VDC/0.001吋)，在1120℃-1140℃燒結(jié)的電容器大于10000歐姆-法拉(25℃，50VDC/0.001吋)，大于2000歐姆-法拉(125℃，50VDC/0.001吋)。按本實(shí)例制備的多層電容器的介電擊穿電壓大于680VDC/0.001吋。
實(shí)例33將3.73公斤氧化鈷，17.27公斤五氧化鈮，15.16公斤氧化鋅，8.45公斤硼酸及0.747公斤碳酸錳在大錐形摻合器中干混，摻合2小時(shí)制成陶瓷母混合物。將粉狀混合物放在隧道窯中在815℃-825℃下煅燒3小時(shí)。將煅燒后的物料研成粉狀，裝入有氧化鋁介質(zhì)的振動(dòng)能磨機(jī)中，加入去離子水，使粉狀混合物占55%(重量)。淤漿狀物料經(jīng)10.5小時(shí)研磨后，傾出，干燥并粉碎至1.4微米的顆粒度，表面積為4.97平方米/克。將424.7公斤TAM Ceramics TICON HPB高純度鈦酸鋇，6.05公斤鈦酸鉍，8.636公斤鈦酸鉛，和14.22公斤上述母混合物在大錐形混合器中干混，摻合2小時(shí)制成陶瓷介電組分。得到的粉狀混合物的平均顆粒度為1.3微米，表面積為2.59平方米/克。將400克制得的介電組分和218克粘合溶液裝入有0.5吋氧化鋁介質(zhì)的卵石球磨機(jī)中。該粘合劑是由24克Butvar B-76乙烯基樹(shù)脂;40.4克Nuodex V1444，12克鄰苯二甲酸二辛酯，142克甲苯和35.5克乙醇均勻混合溶介而得。淤漿狀物經(jīng)16小時(shí)研磨后，傾出，用44微米的篩子過(guò)濾。濾下物的粘度為1880厘泊，脫除空氣，按標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)鑄成厚度為0.0015吋的帶狀物。按實(shí)例31的方法，將帶狀物與70%銀-30%鈀電極按工業(yè)技術(shù)規(guī)范制成多層陶瓷電容器，燒結(jié)并裝上銀電極。燒結(jié)后的陶瓷電容器有10層活性介電層，其介電厚度為0.001吋。本實(shí)例電容器的介電性能為介電常數(shù)2600±200(1KHZ，1Vrms);損耗因子1.8±0.2%(1KHZ，1Vrms)。溫度特性TC-55℃時(shí)是-8.0±1.5%，-30℃時(shí)是-5.5±1.5%，85℃時(shí)是-2.0±1.5%和125℃時(shí)是3.0±1.5%。RC在25℃，50VDC/0.001吋時(shí)大于10000歐姆-法拉，在125℃，50VDC/0.001吋時(shí)大于2000歐姆-法拉。電容變化(50VDC，1KHZ，1 Vrms)在25℃時(shí)是-19.0±2.0%，在-55℃時(shí)是-24.0±2.0%，在125℃時(shí)是-24.0±2.4%。本實(shí)例的多層電容器的介電擊穿電壓大于900VDC/0.001吋。
勘誤表
勘誤表
權(quán)利要求
1.一種介電陶瓷組分約含91.6%-95.5%(重量)的鈦酸鋇，約0.91%-1.49%(重量)五氧化鈮，約0.18%-0.31%(重量)氧化鈷，約1.04%-1.87%(重量)三氧化鉍，約0.68%-1.23%(重量)二氧化鈦，約0.67%-1.20%(重量)氧化鉛，約0.26%-0.46%(重量)氧化硼，約0.82%-1.49%(重量)氧化鋅，和約0%-0.11%(重量)二氧化錳。
2.一種介電陶瓷組分系由焙燒以下三種物料的混合物而得(a)約93.5%-96.5%(重量)陶瓷制備基劑，主要含金屬氧化物或其母體，以氧化物計(jì)算的比例為約98.0%-99%(重量)鈦酸鋇，約0.97%-1.54%(重量)五氧化鈮，和約0.19%-0.32%(重量)氧化鈷;(b)約3.5%-6.5%(重量)陶瓷助熔劑，主要含金屬氧化物或其母體，以氧化物計(jì)算的比例為約16%-60%(重量)鈦酸鉍(Bi2Ti2O7)，約8%-52%(重量)鈦酸鉛，約18%-35%(重量)氧化鋅，和約5%-11%(重量)氧化硼;(c)二氧化錳或其母體，使二氧化錳在上述的陶瓷制備基劑及上述的陶瓷助熔劑的總重量中的含量約占0-0.114%(重量)。
3.按照權(quán)利要求
2的一種介電陶瓷組分中，上述陶瓷制備基劑約含95%(重量)，上述陶瓷助熔劑約含5%(重量)。
4.按照權(quán)利要求
2的一種介電陶瓷組分中，上述鈦酸鉍的重量與上述鈦酸鉛的重量比例約在7.33∶1至約0.33∶1之間。
5.按照權(quán)利要求
2的一種介電陶瓷組分中，上述鈦酸鉍及上述鈦酸鉛的總重量與上述氧化鋅及上述氧化硼的總重量比例在3.20∶1和1.24∶1之間。
6.按照權(quán)利要求
2的一種介電陶瓷組分中，上述氧化鋅的含量約占上述陶瓷制備基劑及上述陶瓷助熔劑總重量的1.22%-1.60%。
7.按照權(quán)利要求
2的一種介電陶瓷組分中，上述氧化硼的含量約占上述陶瓷制備基劑及上述陶瓷助熔劑總重量的0.38-0.50%。
8.按照權(quán)利要求
2的一種介電陶瓷組分，其介電常數(shù)大于2400。
9.按照權(quán)利要求
2的一種介電陶瓷組分的制法，是將上述陶瓷制備基劑，上述陶瓷助熔劑和上述二氧化錳或氧化物母體在1100℃-1140℃間焙燒而得。
10.按照權(quán)利要求
2的一種介電陶瓷組分約在-55℃-125℃之間，電容隨溫度的變化，約不超過(guò)在25℃時(shí)電容的15%。
11.一種介電常數(shù)大于2400的介電陶瓷組分主要含鈦酸鋇約91.6%-95.5%(重量)，五氧化鈮約0.91%-1.49%(重量)，氧化鈷約0.18%-0.31%(重量)，三氧化鉍約1.04%-1.87%(重量)，二氧化鈦約0.68%-1.23%(重量)，氧化鉛約0.67-1.20%(重量)，氧化硼約0.26%-0.46%(重量)，氧化鋅約0.82%-1.49%(重量)，二氧化錳約0-0.11%(重量)。該介電陶瓷組分的電容在-55℃-125℃之間隨溫度的變化不超過(guò)其25℃下電容的15%。
12.一種介電陶瓷組分系由以下三種成分組成(a)陶瓷制備基劑約95.24%(重量)，主要含金屬氧化物或其母體，按氧化物計(jì)算的比例為鈦酸鋇約98.31%(重量)，五氧化鈮約1.40%(重量)，氧化鈷約0.29%;(b)陶瓷助熔劑約4.76%(重量)，主要含金屬氧化物或母體，按氧化物計(jì)算的比例為鈦酸鉍(Bi2Ti2O7)約27.99%(重量)，鈦酸鉛約40.02%(重量)，氧化鋅約24.4%(重量)和氧化硼7.6%(重量);(c)二氧化錳或其母體，二氧化錳的含量在上述陶瓷制備基劑及上述陶瓷助熔劑總重量中約占0.05%。
13.一種制備介電陶瓷組分的方法，其步驟如下(1)混合下列三種物料(a)陶瓷制備基劑，主要含金屬氧化物或其母體，按氧化物計(jì)算的比例為鈦酸鋇約98.0%-99%(重量)，五氧化鈮約0.97%-1.54%(重量)和氧化鈷約0.19%-0.32%(重量);(b)陶瓷助熔劑，主要含金屬氧化物或其母體，按氧化物計(jì)算的比例為鈦酸鉍(Bi2Ti2O7)約16%-60%(重量)，鈦酸鉛約8%-52%(重量)，氧化鋅約18%-35%(重量)和氧化硼約5%-11%(重量);和(c)二氧化錳或其母體，二氧化錳的含量在上述陶瓷制備基劑及上述陶瓷制備基劑及上述陶瓷助熔劑總重量中約占0-0.114%。(2)將得到的混合物在1100℃-1140℃之間焙燒。
14.按照權(quán)利要求
13，上述陶瓷制備基劑及上述陶瓷助熔劑的上述混合物中約含上述陶瓷助熔劑3.5%-6.5%(重量)和上述陶瓷制備基劑約96.5%-93.5%(重量)。
15.按照權(quán)利要求
13，上述陶瓷制備基劑及上述陶瓷助熔劑的上述混合物中約含上述陶瓷制備基劑95%(重量)和上述陶瓷助熔劑5%(重量)。
專(zhuān)利摘要
在不超過(guò)1150℃下焙燒含有介電氧化物和陶瓷助熔劑的陶瓷制備基以制備介電常數(shù)大于2400的介電陶瓷。其介電常數(shù)在很寬的溫度范圍內(nèi)的變化不超過(guò)基值的15％。這種介電陶瓷的組成(按重量計(jì))為鈦酸鋇91.6-95.5％，五氧化鈮0.91-1.49％，氧化鈷0.18-0.31％，三氧化鉍1.04-1.87％，二氧化鈦0.68-1.23％，氧化鉛0.67-1.20％，氧化硼0.26-0.46％，氧化鋅0.82-1.49％和二氧化錳0-0.11％。
文檔編號(hào)C04B35/462GK85106434SQ85106434
公開(kāi)日1987年3月18日 申請(qǐng)日期1985年8月27日
發(fā)明者邁克·S·H·朱, 霍奇金斯, 羅斯 申請(qǐng)人:譚氏陶器有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan