專利名稱：陶瓷介質材料及其制備方法和用于生產(chǎn)陶瓷電容器的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質材料。
本發(fā)明還涉及上述抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質材料的制備方法。
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：
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在電子設備的制造過程中得到廣泛應用。隨著數(shù)字化技術的發(fā)展和移動通訊時代的到來，各種電子器件和設備向小型化、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絲網(wǎng)印刷技術，將形成內(nèi)電極的漿料層印刷在介質層上，交替疊層，并經(jīng)過壓制、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的。為了使內(nèi)電極不在高溫共燒的過程中被氧化，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價格持續(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行燒結處理。但傳統(tǒng)的多層片式陶瓷電容器用介質材料具有在還原氣氛下燒結被還原成半導體的特性，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)明的目的是針對以上不足提供一種抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質材料。
本發(fā)明還涉及上述抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質材料的制備方法，可在還原氣氛下燒結的具有抗還原特性的高頻熱穩(wěn)定陶瓷介質材料。
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，作為燒結助劑；主成分經(jīng)過濕法球磨細化、干燥、粉碎后在1200℃至1300℃煅燒2-3小時，加入燒結助劑，粉碎至粉體平均顆粒直徑小于1μm，在氮氫混合氣氛中1250～1350℃燒結至材料介電常數(shù)在20至40之間，溫度系數(shù)為0±30PPM/℃，符合EIA標準COG溫度特性。
用上述介質材料生產(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)印刷技術疊印內(nèi)電極，再經(jīng)壓制，切割形成生坯；(2)將生坯在氮氫混合氣氛中1250～1350℃燒結，再經(jīng)過表面拋光處理后，封銅合金或鎳合金端電極漿料；(3)在氮氣氣氛800～900℃熱處理后，經(jīng)三層電鍍工藝處理，形成銅－鎳－錫或鎳－鎳－錫結構的端電極。
第(1)步中，內(nèi)電極漿料可以使用含有0.1～10％的無機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％的無機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標準COG溫度特性。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點1、該陶瓷材料可制作厚度為5-10μm的介質層；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。
具體實施例方式
下面結合實施例介紹本發(fā)明的具體實施方案。
實施例1本實施方案主要介紹抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質材料的制備過程，組成及其特性。
制備過程包括主成分的制備及陶瓷介質粉體的制備。
主成分的制備過程包括將起始原材料如MgCO3，CaCO3，SrCO3，BaCO3及ZrO2按式MgaCabSrcBa1-a-b-cZrdO1+2d的比例稱量配份，式中a、b、c和d列于表1。再經(jīng)過濕法球磨細化、干燥、粉碎后在1200℃至1300℃煅燒2至3小時，得到所需的主成分。
陶瓷介質粉體的制備過程是在主成分中添加輔助組分作為燒結助劑，各輔助組分的質量百分含量列于表1。經(jīng)過球磨混合后，再通過超細粉碎及分級等技術加工，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。將試樣生坯在氮氫混合氣氛中1250～1350℃燒結，再在上下兩表面涂銅合金端電極漿料，并在氮氣氣氛800～900℃熱處理后，用酒精清洗、晾干。然后用相關儀表設備測試其性能，各試樣性能列于表2。
表1

表2

由表2可見，本發(fā)明所述的抗還原陶瓷介質材料，適合于在氮氫混合氣氛中燒結，燒結溫度在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標準COG溫度特性。
實施例2
本實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)制備過程及其特性。
其特點在于它以實施方案1所述的抗還原陶瓷介質材料作為介質材料，內(nèi)電極漿料使用含有0.1～10％的無機添加物的鎳合金漿料，端電極漿料使用含有1～20％的無機添加物的銅合金漿料。
本實施方案介紹的鎳內(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，將上述含有0.1～10％的無機添加物的鎳合金內(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。
再將生坯在氮氣中進行排膠處理，優(yōu)選工藝條件為以每小時60～100℃的速度升溫至300～450℃，再保溫10-40小時。
將排膠處理后的生坯在氮氫混合氣氛中(氧分壓小于10-6atm)1250～1350℃燒結2-3小時，經(jīng)過表面拋光處理后，再用上述含有1～20％的無機添加物的銅合金端電極漿料封端。并在氮氣氣氛下800～900℃熱處理后，經(jīng)三層電鍍工藝處理，形成銅－鎳－錫結構的端電極。
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，標稱容量在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標準COG溫度特性。
實施例3本實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)制備過程及其特性。
其特點在于它以實施方案1所述的抗還原陶瓷介質材料作為介質材料，內(nèi)電極漿料使用含有0.1～10％的無機添加物的鎳合金漿料，端電極漿料使用含有1～20％的無機添加物的鎳合金漿料。
本實施方案介紹的鎳內(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，將上述含有0.1～10％的無機添加物的鎳合金內(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。
再將生坯在氮氣中進行排膠處理，優(yōu)選工藝條件為以每小時60～100℃的速度升溫至300～450℃，再保溫10-40小時。
將排膠處理后的生坯在氮氫混合氣氛中(氧分壓小于10-6atm)1250～1350℃燒結2-3小時，經(jīng)過表面拋光處理后，再用上述含有1～20％的無機添加物的鎳合金端電極漿料封端。并在氮氣氣氛下800～900℃熱處理后，經(jīng)三層電鍍工藝處理，形成鎳－鎳－錫結構的端電極。
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，標稱容量在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標準COG溫度特性。
權利要求
1.一種抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質材料的制備方法，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，作為燒結助劑；主成分經(jīng)過濕法球磨細化、干燥、粉碎后在1200℃至1300℃煅燒2-3小時，加入燒結助劑，粉碎至粉體平均顆粒直徑小于1μm，在氮氫混合氣氛中1250～1350℃燒結至材料介電常數(shù)在20至40之間，溫度系數(shù)為0±30PPM/℃，符合EIA標準COG溫度特性。
2.權利要求1所述的方法制備的抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質材料。
3.用權利要求2所述的抗還原熱穩(wěn)定陶瓷介質材料生產(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)印刷技術疊印內(nèi)電極，再經(jīng)壓制，切割形成生坯；(2)將生坯在氮氫混合氣氛中1250～1350℃燒結，再經(jīng)過表面拋光處理后，封銅合金或鎳合金端電極漿料；(3)在氮氣氣氛800～900℃熱處理后，經(jīng)三層電鍍工藝處理，形成銅－鎳－錫或鎳－鎳－錫結構的端電極。
4.根據(jù)權利要求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％的無機添加物的鎳合金漿料。
5.根據(jù)權利要求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％的無機添加物的銅合金或鎳合金漿料。
6.權利要求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標準COG溫度特性。
全文摘要
本發(fā)明涉及陶瓷介質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元素的復合氧化物，以式Mg
文檔編號C04B35/64GK1420105SQ0215190
公開日2003年5月28日 申請日期2002年11月8日 優(yōu)先權日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 申請人:廣東風華高新科技集團有限公司