一種高溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器用介質(zhì)材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于陶瓷電容器介電材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高溫度穩(wěn)定型陶瓷電容 器用介質(zhì)材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子元器件日益向小型化、多功能化、高可靠性和低成 本方向發(fā)展。作為現(xiàn)代電子行業(yè)的基礎(chǔ)，陶瓷電容器介質(zhì)材料具有易合成、低成本和適宜產(chǎn) 業(yè)化的特點。制備的陶瓷介質(zhì)電容器W其體積小、比容大、內(nèi)部電感小和高頻穩(wěn)定性好等優(yōu) 點，在電容器行業(yè)始終占據(jù)主導(dǎo)地位。
[0003] 傳統(tǒng)的介電陶瓷，通常WBaTiOs或具有AB03巧鐵礦結(jié)構(gòu)的鐵酸鹽系陶瓷材料為主 晶相，在追求高介電和高容量的同時，需要通過適量滲雜而獲得所合適的電氣性能。然而， 按照傳統(tǒng)配方與工藝所制備的介電陶瓷，存在介電常數(shù)溫度變化率大、損耗角正切值對電 壓依賴性高的特點，并且存在陶瓷昆體脆性大，不宜機械加工的缺點。
[0004] 現(xiàn)代高功率器件和精密濾波器對介電陶瓷的溫度穩(wěn)定性要求不斷提高，同時對介 電陶瓷體外形及結(jié)構(gòu)方面的要求亦日益多樣化，因此提高介電陶瓷溫度穩(wěn)定性，降低瓷體 脆性變得尤為重要。盡管BaTiOs體系具有較高的介電常數(shù)，被認為是電子工業(yè)的支柱，但 介電常數(shù)在居里點附近有較大突變，且隨環(huán)境溫度的變化較大。目前，廣泛應(yīng)用于移動通信 產(chǎn)品、筆記本電腦、航空儀表等方面的X7R介電陶瓷的溫度穩(wěn)定性（±16%)已經(jīng)不能滿足 多層陶瓷電容器（MLCC)和電流磁場干擾（EMI)濾波器的使用要求。因此改善鐵酸頓基陶 瓷的介電溫度穩(wěn)定性仍然是目前的研究熱點之一，而當前改善鐵酸頓基陶瓷溫度穩(wěn)定性的 研究主要集中在鐵酸頓粉體的制備和材料配方方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種高溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器介質(zhì)材料的配比及其制備 方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種高溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器用介質(zhì)材料，其包括按重量百分比計的如下組分：
[0008] BaTi〇3 ;30 ~60% ;
[0009] rfeTi〇3;5~35%;
[0010] PbTi〇3 ;2 ~25% ;
[0011] CaZr〇3 ;1~20% ;
[0012] Bi2〇3 ? nTi〇2 ;1 ~30% ;
[0013] MgO ;1 ~30%;
[0014] Mn〇2 ;0.0 l ~1% ;
[0015] 其中，n=l ~7。
[0016] 作為優(yōu)選方案，各原料的重量百分比如下：
[0017] BaTi〇3 ;35 ~45% ;
[001 引化Ti03 ;10 ~20% ;
[001引PbTi03 ;2~20% ;
[0020] CaZr〇3 ;3 ~20% ;
[0021] Bi2〇3 ? nTi〇2 ;7 ~21% ;
[0022] MgO; 2. 5 ~29. 99% ;
[0023] MnO ;0.0 l ~0. 5%。
[0024] 一種如本發(fā)明所述的介質(zhì)材料的制備方法，其包括如下步驟：
[00巧]分別合成BaTi化、化Ti化、PbTi化、化Zr化、Biz化? nTi化各粉料；
[0026] 將上步合成的BaTi化、化Ti化、PbTi化、CaZr化、Biz化.nTi化各粉料制備成基礎(chǔ)料；
[0027] 在上步合成的基礎(chǔ)料中加入MgO和MnC〇3,進行合成，再經(jīng)過濕法球磨、出料、漿料 沉降、漿料配制、離必造粒、除鐵工藝流程，得到陶瓷電容器介質(zhì)瓷料。
[0028] 合成工藝在本發(fā)明中直接影響陶瓷電容器介質(zhì)材料綜合性能與燒結(jié)工藝，而除鐵 工藝在本發(fā)明中則直接影響陶瓷電容器介質(zhì)材料擊穿電壓性能。
[0029] 作為優(yōu)選方案，所述濕法球磨中，W鉛球為球磨介質(zhì)，W水為溶劑，按照基礎(chǔ)料： 水；鉛球=1:1. 3:1的重量比進行。
[0030] 作為優(yōu)選方案，所述漿料配制是用粘合劑、增塑劑、分散劑、消泡劑與去離子水，將 沉降后漿料配制成含固量為50~60%的離必造粒漿料。
[0031] 作為優(yōu)選方案，所述離必造粒的過程結(jié)束后，150~350目的顆?？偭看笥?95wt %。
[0032] 作為優(yōu)選方案，所述粘合劑、增塑劑、分散劑、消泡劑與去離子水的配比為：W 1000 g漿料為基準，100~200ml粘合劑、0. 1~0. 5ml增塑劑、0. 1~0. 5ml分散劑、0. 005~ 0. 05ml消泡劑、適量去離子水。
[0033] 作為優(yōu)選方案，所述粘合劑為PVA水溶液；所述增塑劑為氯化石蠟；所述分散劑為 聚丙帰酸鋼水溶液；所述消泡劑為二甲基硅油。
[0034] 作為優(yōu)選方案，所述PVA水溶液的質(zhì)量分數(shù)為10~20wt %。
[0035] -種如本發(fā)明所述的介質(zhì)材料適用于溫度系數(shù)為-45~8(TC的陶瓷電容器及相 關(guān)兀器件的制造。
[0036] 本發(fā)明得到的陶瓷電容器介質(zhì)瓷料經(jīng)過干壓成型、燒結(jié)、印刷電極制成陶瓷電容 器介質(zhì)瓷體，對其進行檢測，可W獲得-25C~85C的介電常數(shù)變化率（I A e 1/625)小于 4%、介電常數(shù)（e 25)大于1500、損耗角正切值（tg S )小于1 %、擊穿電壓（Vbdc)大于15千 伏/毫米的電氣特性，適用于溫度系數(shù)為-45~8(TC的陶瓷電容器及相關(guān)元器件的制造。
【附圖說明】
[0037] 圖1為本發(fā)明得到的高溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器介質(zhì)材料燒結(jié)工藝曲線。
【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍不僅局限于實施 例。
[0039] 本發(fā)明所用的原料的主含量均大于99. 0%。
[0040] 實施例1
[0041] 本實施例1所述一種介質(zhì)材料的制備方法如下：
[0042] 步驟一、按照W下配比計算基礎(chǔ)材料配方：
[0043] BaTi〇3 ;BaC〇3+Ti〇2 = IOOmol % +IOOmol % ;
[0044] 化Ti〇3 ;Na2C〇3+Ti〇2 = IOOmol % +IOOmol % ;
[0045] PbTi〇3 ;PbO+Ti〇2 = lOOmol% +lOOmol% ;
[0046] Bi2〇3 * Ti〇2 ;Bi2〇3+Ti〇2 = lOOmol % +lOOmol % ;
[0047] 化Z;r〇3 ;CaC〇3+Z;r〇2 = lOOmol % +lOOmol %。
[0048] 步驟二、將按照步驟一中計算并稱量好的基礎(chǔ)料之原材料，依據(jù)W下工藝要求進 行加工：
[0049] A、濕式球磨：料+水+鉛球=1.0+1. 5+1.3 (重量比），球磨時間=12~24小時；
[0050] B、出料；將球磨好的漿料存放在專用容器中；
[005d C、脫水（壓濾）；壓強=0. 4~1. 3Mpa ;
[0052] D、干燥；12(TC保持10~17小時；
[0053] E、壓塊；壓制醬度二2. 2~3. 3g/cm ;
[0054]F、預(yù)合成：升溫速率=100~16(TC /小時，合成溫度見表1，保溫時間=2~5小 時，降溫速率=200~250°C /小時；
[005引 G、破碎；漉社后的材料顆粒度小于1. 7mm ;
[005引 H、包裝；將漉社后的材料分別包裝，W備需要時使用。
[0057] 表1基本材料合成溫度
[0059] 步驟H、將按照步驟二所生產(chǎn)出的基礎(chǔ)材料依據(jù)W下配方計算本發(fā)明所涉及的陶 瓷電容器介質(zhì)材料配比：
[0060] BaTi〇3 ;30wt% ;
[0061] 化 Ti〇3;25wt%;
[0062] PbTi〇3 ;25wt% ;
[0063] 化Z;r〇3 ;3wt% ;
[0064] Bi2〇3 * Ti〇2 ;8wt% ;
[0065] MgO ：8wt% ；
[0066] MnC〇3 ; Iwt %。
[0067] 步驟四、本發(fā)明涉及到溫度穩(wěn)定型介電材料的制造方法按照W下工藝進行：
[0068] A、據(jù)步驟H計算并稱量原始材料；
[0069] B、濕式球磨；料冰：鉛球=1. 0 ;1. 3 ;1. 0(重量比），球磨時間=24~48小時；
[0070] C、出料；將球磨好的漿料存放在專用容器中；
[007U D、脫水（壓濾）；壓強=0. 4~I. 2MPa;
[0072] E、干燥；12(TC保持10~17小時；
[0073] F、壓塊；壓制醬度二2. 2~3. 3g/cm;
[0074] G、再合成；W 100~16(TC/小時的速率升溫至1080~1350。保溫時間2~5 小時，再W 200~250°C /小時的速率降至室溫；
[00巧]H、破碎；漉社后的材料顆粒度小于1. 5mm;
[0076] I、濕式球磨；料冰：鉛球=1. 0 ;1. 3 ;1. 0(重量比），球磨時間=24~48小時；
[0077] G、出料；將球磨好的漿料存放在專用容器中；
[0078] K、漿料沉降：讓存放在專用容器中的漿料自然沉降24小時W上；
[0079] L、漿料配制：用PVA水溶液、增塑劑氯化石蠟、分散劑聚己帰醇、消泡劑二甲基娃 油與去離子水，將沉降后漿料配制成含固量為50~60%的離必造粒漿料；
[0080] PVA粘合劑的濃度為；10~20wt%。
[0081] 漿料配比aOOOg陶瓷電容器介質(zhì)材料+100~200ml PVA+0. 1~0. 5ml增塑劑 +0. 1~0. 5ml分散劑+0. 005~0. 05ml消泡劑+適量去離子水。
[008引 M、離必造粒；150~350目的顆?？偭看笥?5wt% ;
[0083] N、除鐵；造粒好的瓷料投入磁感應(yīng)強度為30000高斯的除鐵機中進行除鐵。
[0084] 本實施例所得產(chǎn)品的性能檢測；將經(jīng)過步驟四生產(chǎn)出來的陶瓷電容器介質(zhì)材料按 照W下工藝加工成介電陶瓷昆體，并進行檢測。
[0085] 干壓成型：成型尺寸為O 15 X Imm,成型密度=3. 0~3. 7g/cm3。
[008引燒結(jié)；燒結(jié)溫度范圍在1250~1350。具體燒結(jié)曲線參見圖1。
[0087]制備電極；使用含銀量不低于70wt%的銀漿，200目絲網(wǎng)印刷，750~95(TC保溫 10~20分鐘燒滲銀電極。
[008引實施例2
[0089] 本實施例2所述一種介質(zhì)材料的制備方法如下：
[0090] 步驟一、按照W下配比計算基礎(chǔ)材料配方：
[0091] BaTi〇3 ;BaC〇3+Ti〇2=IOOmol%+IOOmol% ;
[0092]化Ti〇3 ;Na2C〇3+Ti〇2 = IOOmol%+IOOmol% ;
[0093] PbTi〇3 ;PbO+Ti〇2 = lOOmol% +lOOmol%;
[009