一種高頻低溫燒結陶瓷介質材料及所得電容器的制備方法

專利名稱：：一種高頻低溫燒結陶瓷介質材料及所得電容器的制備方法
技術領域：
：本發明涉及陶瓷介質材料及所得電容的制備方法，尤其涉及一種符合NP0特性瓷料，且能與富銀電極匹配的高頻低溫燒結陶瓷介質材料及所得電容器的制備方法。
背景技術：
：在材料應用領域，電子陶瓷材料已被廣泛應用于多層片式陶瓷電容器(MLCC)、電阻器、電感器、微波器、集成電路基板、光電子器件、LC、RC、L-C-R復合元件、傳感器等各種電子元器件中。MLCC生產技術的進展始終取決于材料體系和相應的工藝技術的發展。目前雖然國內一些廠家擁有非常成熟的采用銀-鈀(Ag/Pd)作內電極漿料的NPO環保型瓷料，傳統的高頻NPO多層片式陶瓷電容器(MLCC)—直采用貴金屬如鈀(Pd)和銀(Ag)-鈀(Pd)合金作為內電極，以防止在空氣中燒結時電極被氧化或與陶瓷發生反應。而昂貴的鈀價導致電極材料占電容器總成本50%以上，而且使用燒結溫度都比較高，要匹配高鈀含量的銀-鈀(Ag/Pd)內電極漿料，其MLCC生產成本也相對提高。中國專利CN1604246公開了一種直接利用水熱合成納米晶BT/BZT粉體制成陶瓷電容器介質材料及其制備方法。該材料包括主晶相鋯鈦酸鋇Ba(TinZigO:,和改性成分金屬，主晶相粉體晶粒尺寸為2540nm，主晶相摩爾數為9698.5%;改性成分金屬元素含有U、Ca、Mg、Sr、Sc、Nb、Ta、Mn、Co、Ni、Zn、Si、Sb、Y、Bi和鑭系元素中的至少四種。中國專利CN1837145涉及一種低溫燒結的溫度穩定型多層陶瓷電容器介質材料，所述介質材料由鈦酸鋇主料和二次添加劑組成，包括NbA、Co304、或它們的固溶物、ZnO、B203、或它們的化合物、稀土元素和釔中一種或一種以上的氧化物。這些材料制作MLCC介質層時，粒度分布不均勻、晶粒生長不均勻、不致密，直接影響電容器的性能。
發明內容本發明需解決的第一個技術問題是提供一種符合NP0瓷介特性、環保型、材料分散性高、成型工藝好、高頻低溫燒結陶瓷介質材料；本發明需解決的第二個技術問題是提供用該陶瓷介質材料制備MLCC產品的方法。本發明需解決的第一個技術問題是通過以下技術方案實現的一種高頻低溫燒結陶瓷介質材料，由主晶相、改性添加劑、燒結助熔劑組成，主晶相的結構式是MghZnxTi03,其中0.75《X《0.9;所述的改性添加劑是Nb205、A1A、MnO、CaO中的一種或幾種；所述的燒結助熔劑是B203、Si02、K20、Bi20、Li20、CuO中的一種或幾種。該高頻低溫燒結陶瓷介質材料，瓷料介電常數e在1422，適合于制造小容量、高穩定、高精度的高頻陶瓷電容器,其MLCC產品具有更高的Q值以及更優良的頻率特性，MLCC使用頻率達幾百MHz甚至幾千MHz微波段，MLCC產品符合NPO溫度特性。高頻低介低溫燒結的陶瓷介質材料組成中，Mgl-xZn,Ti03主晶相具優良的微波性能，品質因素Q值高等優點，但主晶相瓷料在1300'C以上燒結，不利于降低MLCC生產成本，因此，通過添加燒結助熔劑、改性添加劑實現低溫燒結。進一步在上述高頻低溫燒結陶瓷介質材料中，按摩爾份計，主晶相8595mol%、改性添加劑2.l7mol%、燒結助熔劑l12mol%;所述的改性添加劑組成是Nb2050.52mol%、A120313mol%、MnO0.10.5mol%、CaO0.51.5moP/o;所述的燒結助熔劑組成是82030.52mol%、SiO20.55mol%、IU)01mol%、Bi20302mol%、U20Olmol%、CuOOlmol%。所述的主晶相由Mg(H0)2、ZnO、Ti02球磨混合均勻，在1050115(TC煅燒2.55小時后獲得。所述的燒結助熔劑球磨混合均勻，在50080(TC煅燒2.55小時獲得。上述高頻低溫燒結陶瓷介質材料電氣性能滿足NPO瓷料的要求，燒結助熔劑不含鉛Pb、鉻Cr+6、鎘Cd、汞Hg等有害元素，瓷料環保安全，使得該種瓷料環保安全，能與全銀Ag或低鈀含量的銀Ag-鈀Pd合金內電極匹配共燒，并使MLCC的生產成本大大降低，可取得相當可觀的經濟效益和提高MLCC產品的市場競爭力。高頻低溫燒結陶瓷介質材料在制造小容量、高精度、高Q值的高頻陶瓷電容器方面不可替代，其MLCC產品一致性好，可靠性好。在用上述高頻低溫燒結陶瓷介質材料制備陶瓷電容器的方法中，按常規瓷料生產工藝流程制作MLCC瓷料，然后按片式MLCC的制作流程加入有機粘合劑和乙醇等溶劑，從而形成漿料，把漿料流延制作成薄膜片，在膜片上印刷低鈀含量的銀Ag-鈀Pd合金內電極，交替層疊所需層數，形成生坯電容器芯片，然后在28040(TC溫度熱處理生坯電容器芯片，以排除有機粘合劑和溶劑，在1000-1050。C溫度燒結2.55小時電容器芯片，然后，經表面拋光處理，再在芯片的兩端封上一對外部銀Ag電極，使外部電極與內部電極連接，在700-80(TC溫度范圍內熱處理外電極，再經電鍍處理等工藝，即可得到多層片式陶瓷電容器。該制備方法中，燒結溫度低，對工藝設備的要求簡單，陶瓷介質材料粒度分布均勻、晶粒生長均勻、致密、MLCC產品電氣性能好的特點。具體實施例方式本發明的主旨是采用Mg卜xZnxTi03體系，其中0.75《X《0.9，加入改性添加劑、燒結助熔劑幫助降低燒結溫度，采用常規的工藝制成所需瓷料，得到一種符合NPO瓷介特性、環保型、材料分散性高、成型工藝好的高頻低溫燒結陶瓷介質材料，且在制作MLCC產品時，燒結溫度低、下面結合實施例對本發明的內容作進一步詳述，實施例中所提及的內容并非對本發明的限定，材料配方選擇可因地制宜而對結果無實質性的影響。首先，簡述本發明材料配方的基本方案一種高頻低溫燒結陶瓷介質材料，由主晶相、改性添加劑、燒結助熔劑組成，主晶相的結構式是MghZruTi0,，其中O.75《X《0.9;所述的改性添加劑是恥205、A1A、MnO、CaO中的一種或幾種；所述的燒結助熔劑是B203、Si02、K20、Bi20、Li20、CuO中的一種或幾種。實施例一種高頻低溫燒結陶瓷介質材料，純度為99.0%以上的原材料，以0.2摩爾Mg(HO)2、0.8摩爾ZnO、1.0摩爾Ti02的比例、球磨混合均勻，在IIO(TC溫度預煅燒該混合物3小時，即得MghZnxTi03(X=0.8)主晶相材料。純度為99.0%以上的原材料，按表1的111號配方所示混合B203，Si02，K20，Bi20:i，Li20，CuO原材料，球磨均勻，然后在70(TC溫度預煅燒該混合物2.5小時，即得燒結助熔劑。然后按表1的111號配方在晶相材料中添加改性添加劑。按瓷料生產工藝流程制作MUX瓷料，然后按片式MLCC的制作流程加入有機粘合劑和乙醇等溶劑，從而形成漿料，把漿料流延制作成薄膜片，在膜片上印刷低鈀含量的銀Ag-鈀Pd合金內電極，交替層疊所需層數，形成生坯電容器芯片，然后在28040(TC溫度熱處理生坯電容器芯片，以排除有機粘合劑和溶劑，在10001050'C溫度燒結2.55小時電容器芯片，然后，經表面拋光處理，再在芯片的兩端封上一對外部銀Ag電極，使外部電極與內部電極連接，在70080(TC溫度范圍內熱處理外電極，再經電鍍處理等工藝，即可得到多層片式陶瓷電容器。該MLCC電容產品容量穩定、性能好的特點，在室溫25'C時，利用HP4278，在lMHz，l.OV(AC)下測試電容器容量、損耗；利用SF2512快速絕緣機，施加100V的DC額定電壓10秒,測試絕緣電阻;利用高低溫亂在-55+125'C之間，測試介電常數溫度系數；利用HP4991A測試電容器頻率特性等；產品性能測試參數如表2的111號材料配方對應的MLCC測試參數。表1:主晶相、改性添加劑、燒結助熔劑配方組成<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1.一種高頻低溫燒結陶瓷介質材料，由主晶相、改性添加劑、燒結助熔劑組成，其特征在于主晶相的結構式是Mg1-xZnxTiO3，其中0.75≤X≤0.9；所述的改性添加劑是Nb2O5、Al2O3、MnO、CaO中的一種或幾種；所述的燒結助熔劑是B2O3、SiO2、K2O、Bi2O、Li2O、CuO中的一種或幾種。2、根據權利要求1所述的陶瓷介質材料，其特征在于按摩爾份計，主晶相8595mol%、改性添加劑2.l7mol%、燒結助熔劑l12mol%。3、根據權利要求2所述的陶瓷介質材料，其特征在于按摩爾份計，所述的改性添加劑組成是Nb2050.52mol%、A120313mol%、MnO0.10.5mol%、CaO0.51.5mol%。4、根據權利要求3所述的陶瓷介質材料，其特征在于按摩爾份計，所述的燒結助熔劑組成是82030.52mol%、Si020.55mol%、K200lmoP/0、Bi'A02mol%、Li200lmol%、CuOOlmol%。5、根據權利要求1所述的陶瓷介質材料，其特征在于所述的主晶相由Mg(H0)2、ZnO、Ti02球磨混合均勻，在10501150。C煅燒2.55小時后獲得。6、根據權利要求3所述的陶瓷介質材料，其特征在于所述的燒結助熔劑球磨混合均勻，在50080(TC煅燒2.55小時獲得。7、一種根據權利要求16中擇一所述的陶瓷介質材料制備陶瓷電容器的方法，其特征在于電容器芯片生坯在28040(TC溫度下熱處理排除有機粘合劑和溶劑，在1000105(TC溫度燒結2.55小時電容器芯片，經拋光、封端電極后，在7008(XrC溫度范圍內熱處理外電極，再經電鍍處理。全文摘要本發明公開了一種高頻低溫燒結陶瓷介質材料及所得電容器的制備方法，由主晶相、改性添加劑、燒結助熔劑組成，主晶相的結構式是Mg_1-xZn_xTiO₃，其中0.75≤X≤0.9；所述的改性添加劑是Nb₂O₅、Al₂O₃、MnO、CaO中的一種或幾種；所述的燒結助熔劑是B₂O₃、SiO₂、K₂O、Bi₂O、Li₂O、CuO中的一種或幾種。該陶瓷介質材料符合NPO特性、材料分散性高、工藝性能良好且綠色環保，用該材料制作MLCC產品時，燒結溫度低、該陶瓷介質材料粒度分布均勻、晶粒生長均勻、致密、產品無缺陷或缺陷少。文檔編號C04B35/462GK101367651SQ20081019890公開日2009年2月18日申請日期2008年9月26日優先權日2008年9月26日發明者宋永生,張火光,明李,魏漢光申請人:廣東風華高新科技股份有限公司