專利名稱：抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及抗還原介質(zhì)陶瓷組合物，特別是一種能匹配Ni內(nèi)電漿料作為電極層 的耐還原介質(zhì)陶瓷材料，適合用于額定電壓高的(額定電壓高于100V以上)中高壓多層 陶瓷電容器的陶瓷材料。
背景技術(shù)：
多層陶瓷電容器MLCC (Multi-layer Ceramic Capacitor)具有高比容、高可靠
性、高耐壓、頻率特性好等特點，是在電子信息、計算機、自動控制及通訊等領(lǐng)域應(yīng)用 十分廣泛的電子器件。隨著電子設(shè)備及元器件向微型、薄層、混合集成等方向發(fā)展以及 集成電路表面安裝技術(shù)的迅速發(fā)展，對高性能MLCC的需求與日俱增。高性能、小型化 與低成本是電子元器件發(fā)展的主流。近年來，開發(fā)了可使用鎳、銅等廉價賤金屬的多層陶瓷電容器介質(zhì)陶瓷材料， 實現(xiàn)了大幅度的成本降低，其中Ni電極MLCC已取代常規(guī)的銀-鈀貴金屬電極MLCC的 地位，成為了 MLCC市場的主流。隨著電子電路的高密度化，對電子部件小型化的要求高，多層陶瓷電容器正在 急速地小型化和大容量化。同時，多層陶瓷電容器向著介質(zhì)層薄層化方向發(fā)展，需要即 使薄層化也可維持電容器的可靠性的介質(zhì)陶瓷材料。尤其是在高額定電壓(額定電壓大 于100V以上)下使用的中高壓多層陶瓷電容器的小型化和大容量化，對構(gòu)成介質(zhì)層的介 質(zhì)陶瓷材料的可靠性提出了非常高的要求。如果介質(zhì)層薄，則由于外加直流電壓時對介 質(zhì)層施加的電場為強，介電常數(shù)的經(jīng)時變化，即容量經(jīng)時變化將會顯著變大。例如日本專利特開2002-255639號公報中提出了一種介質(zhì)陶瓷組合物，具須 含鈦酸鋇的主要成分，包含AE的氧化物(其中，AE為選自Mg、Ca、Ba以及Sr中的至 少一種)的第1副成分，包含R的氧化物(其中，R為選自Y、Dy、Ho以及&中的至 少一種)的第2副成分，相對100摩爾前述主成分，各副成分的比例為，第一副成分 0摩爾<第1副成分<0.1摩爾，第2副成分1摩爾<第2副成分<7摩。但是，此介 質(zhì)陶瓷組合物的介電常數(shù)過低。而美國專利US006243254B1，US006245433B1, US006205015B1 等公開的技術(shù) 制造的X7R特性多層陶瓷電容器用的介質(zhì)陶瓷材料介電系數(shù)較低(小于2000)。為了改善在直流電場下的容量經(jīng)時變化，在日本特開平8-124785號公報中公開 了具有特定組合物，介質(zhì)粒子的平均結(jié)晶粒徑是0.45um以下的介質(zhì)陶瓷組合物。但是在 該文獻記載的介質(zhì)陶瓷組合物中，由于介電常數(shù)過低，難以小型化、大容量化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種不使其它電特性(例如，靜電容量的溫度特性、絕緣電 阻、絕緣電阻的加速壽命、介電損耗)惡化，并提高介電常數(shù)的介質(zhì)陶瓷材料組合物。 以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。
為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該介質(zhì)陶瓷材料以鈦酸鋇 BamTiO3為主成份，Mn02、MgO、CaO> R1203、R2203和Re燒結(jié)助劑等作為輔助成份， 其中Rl選自Gd、Tb、Dy中至少一種；R2選自Y、Sm、Ho、Er> Yb至少一種；Re 燒結(jié)助劑選自 B203、ZnO> SiO2> Al2O3> K2O> Li2O 至少一種。本發(fā)明的介質(zhì)陶瓷材料組合物滿足下列關(guān)系
IOOBamTiO3 +aMnO2+bMg0+cRl2O3 +dR2203+eRe,其中以摩爾計0.99《m《1.01， 0.02<a<1.5, 0.2<b<2.5, 0.05<c<1.5, 0.05<d<1.5, 0.2《e《3.5。以上組分的優(yōu)選配比為IOOBamTiO3+aMn()2+bMg0+cRl2O3+dR22O3+eRe，其 中以摩爾計0.99<m<1.01, 0.08<a<0.3, 0.7<b<1.5, 0.7<c<1.2, 0.5<d<1.2, 1.0<e<1.6o 作為優(yōu)選，所述Re燒結(jié)助劑為SiO2和Al2O3的組合物。作為優(yōu)選，所述介質(zhì)陶瓷材料還包括輔助成份A，該輔助成份A選自W、Mo的 至少一種氧化物，其含量不超過1.0摩爾，不小于0.02摩爾。作為優(yōu)選，所述介質(zhì)陶瓷材料還包括輔助成份B，該輔助成份B選自V、Ta和 Nb的至少一種氧化物，其含量不超過1.0摩爾，不小于0.1摩爾。作為優(yōu)選，所述輔助成份B為Nb2O5和Ta2O5的組合物。作為優(yōu)選，所述介質(zhì)陶瓷材料還包括輔助成份C，該該輔助成份C選自 CaZrO3> BaZrO3的至少一種化合物，其含量不超過5.0摩爾，不小于1摩爾。作為優(yōu)選，所述主成份BamTiO3由草酸法生產(chǎn)的BamTiO3粉末提供，該BamTiO3 粉末的平均粒徑為0.40 0.60um。上述介質(zhì)陶瓷材料可用于制作多層陶瓷電容器，采用賤金屬Ni漿為內(nèi)電極漿 料，燒結(jié)溫度為1200 1300°C。本發(fā)明的有益效果為以低成本的鈦酸鋇為主要原材料，在各種輔助成分的協(xié) 同下，通過優(yōu)化配方，本發(fā)明可獲得在1200 1300°C的溫度下燒結(jié)的抗還原性X7R特性 介質(zhì)陶瓷材料。該介質(zhì)陶瓷材料適用于生產(chǎn)額定電壓大于IOOV的中高壓多層陶瓷電容 器，其室溫介電常數(shù)可以控制在2500 3500之間，靜電容量的溫度特性好、材料均勻性 好，并且具有產(chǎn)品成本低，高絕緣電阻率，絕緣電阻的加速壽命高，耐電壓高，可靠性 能好等特點。完全滿足EIA標準X7R的性能要求。
具體實施例方式在介質(zhì)陶瓷材料的基礎(chǔ)配方中，以鈦酸鋇BamTiO3為主成份，Mn02、MgO、 CaO> R1203、R2203和Re等作為輔助成份，其中BamTiO3由草酸法生產(chǎn)的BamTiO3粉末 提供，該BamTiO3粉末的平均粒徑為0.40 0.60Um。介質(zhì)陶瓷材料組合物滿足下列關(guān) 系
IOOBamTiO3 +aMnO2+bMg0+cRI2O3 +dR2203+eRe ；
其中Rl選自Gd、Tb、Dy中至少一種；R2選自Y、Sm、Ho、Er> Yb至少一種；Re 燒結(jié)助劑選自B203、ZnO> SiO2> Al2O3> K2O> Li2O中的一種或多種組合。并且各組分 的量為(以摩爾計)0.99<m<1.01, 0.02<a<1.5, 0.2<b<2.5, 0.05<c<1.5, 0.05<d<1.5, 0.2 粥 3.5?；谏鲜龌A(chǔ)配方，以下通過實施例進一步詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限定于這些實施例。同時為了驗證本發(fā)明配方的科學(xué)性，特設(shè)計了多個對比例。
表1:介質(zhì)陶瓷材料組合物具體組分及配比
權(quán)利要求
1.一種抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料，其特征是該介質(zhì)陶瓷材料包括主成 份BamTiO3,輔助成份Mn02、MgO、CaO> R1203、R2203和Re燒結(jié)助劑，其中Rl選自 Gd、Tb、Dy中至少一種；R2選自Y、Sm、Ho、Er> Yb中至少一種；Re燒結(jié)助劑選 自 B203、ZnO> SiO2> Al2O3> K2O> Li2O 中至少一種；所述介質(zhì)陶瓷材料滿足下列關(guān)系IOOBamTiO3 +aMnO2+bMg0+cR I2O3 +dR2203+eRe,其中以摩爾計0.99<m<1.01, 0.02<a<1.5, 0.2<b<2.5, 0.05<c<1.5, 0.05<d<1.5, 0.2<e<3.5o
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料，其特征是所述介 質(zhì)陶瓷材料配比為IOOBamTiO3+aMn()2+bMg0+cRl2O3+dR22O3+eRe，其中以摩爾計 0.99<m<1.01, 0.08<a<0.3, 0.7<b<1.5, 0.7<c<1.2, 0.5<d<1.2, 1.0《e《1.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料，其特征是所述Re 燒結(jié)助劑為SiO2和Al2O3的組合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料，其特征是所述 介質(zhì)陶瓷材料還包括一種輔助成份A，該輔助成份A選自W、Mo的至少一種氧化物，其 含量不超過1.0摩爾，不小于0.02摩爾。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料，其特征是所述 介質(zhì)陶瓷材料還包括輔助成份B，該輔助成份B選自V、Ta和Nb的至少一種氧化物，其 含量不超過1.0摩爾，不小于0.1摩爾。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料，其特征是所述輔助 成份B為Nb2O5和Ta2O5的組合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料，其特征是所述介質(zhì) 陶瓷材料還包括輔助成份C，該輔助成份C選自CaZr03、BaZrO3的至少一種化合物，其 含量不超過5.0摩爾，不小于1.0摩爾。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料，其特征是所述介質(zhì) 陶瓷材料還包括輔助成份C，該輔助成份C選自CaZr03、BaZrO3的至少一種化合物，其 含量不超過5.0摩爾，不小于1.0摩爾。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料，其特征是所述主 成份BamTiO3由草酸法生產(chǎn)的BamTiO3粉末提供，該BamTiO3粉末的平均粒徑為0.40 0.60um。
10.權(quán)利要求1一8所述的抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料用于制作采用賤金屬 Ni漿為內(nèi)電極漿料的多層陶瓷電容器。
全文摘要
一種抗還原性的多層陶瓷電容介質(zhì)陶瓷材料，包括主成份BamTiO3，輔助成份MnO2、Mg0、CaO、R12O3、R22O3和Re燒結(jié)助劑，其中R1選自Gd、Tb、Dy中至少一種；R2選自Y、Sm、Ho、Er、Yb中至少一種；Re燒結(jié)助劑選自B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、K2O、Li2O中至少一種；該介質(zhì)陶瓷材料適用于生產(chǎn)額定電壓大于100V的中高壓多層陶瓷電容器，其室溫介電常數(shù)可以控制在2500～3500之間，靜電容量的溫度特性好、材料均勻性好，并且具有產(chǎn)品成本低，高絕緣電阻率，絕緣電阻的加速壽命高，耐電壓高，可靠性能好等特點。完全滿足EIA標準X7R的性能要求。
文檔編號H01G4/12GK102020465SQ201010530760
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者楊鋒, 藍建明, 資美勇, 趙中友, 陳運姣, 黃敏 申請人:仙桃市中星電子材料有限公司, 廣州聚友瓷研電子科技有限公司