介质陶瓷组合物制造技术

陶瓷介质组合物，其介电常数在３０００至４０００之间；损耗因数低于１．８％；绝缘电阻值与电容量之积在２５℃时约为１００００欧姆一法拉，在１２５℃时大于１０００欧姆一法拉，并有稳定的温度特性。在一个实施例中，在－５５℃至１２５℃的温度范围内，本发明专利技术的陶瓷介质组合物的介电常数随温度的变化，不会超过±１５％。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种介质陶瓷组合物，其介电常数(K)大约在3000至4000之间，损耗因数(DF)低于1.8%，绝缘电阻值(R)与电容量(C)之积(RC)在25℃下约为10，000欧姆法拉，在125℃下约高于1，000欧姆法拉，并具有稳定的温度系数特性。在一个实施例中，本专利技术的陶瓷组合物的介电常数，在-55℃至125℃温度范围内，其变化不超过±15%。由于本专利技术的陶瓷组合物具有高介电常数，低损耗因数，高绝缘电阻值与电容量之积，和稳定的温度系数，因此用于制造大容量小体积的多层陶瓷电容器(以下简称MLC)。MLC常用的制造方法是，用浇铸法或其它方法制成介质陶瓷粉末绝缘层，在该绝缘层上通常用钯/银合金形成金属电极层。然后经过焙烧使材料緻密从而形成MLC。由于钛酸钡(BaTiO3)具有高介电常数，所以常用于制造MLC。然而在宽的温度范围内MLC的介电常数稳定性，和绝缘电阻值也是选择MLC所用陶瓷组合物所要考虑的重要因素。介质陶瓷组合物的性能主要随温度提高或降低。例如，陶瓷组合物的绝缘电阻值可能主要随最终烧成的陶瓷组合物颗粒度大小而变化。用钛酸钡与控制最终介电性能的少量氧化物添加剂一起焙烧生产温度稳定的MLC的方法已经公知。介电常数在25℃下约为3000至4700之间，具有稳定的TC特性，介电常数与25℃时的介电常数值相比，其变化不超过±15%的陶瓷组合物也已公知。然而这些公知的陶瓷组合物的损耗因数约为2.0%，其RC值在25℃时大约在3000至4000欧姆法拉之间。尽管这些由参数满足大多数工业技术规范要求(如EIA-RS198C，IEC-384-10，和JIS-RC-3698，这些规范，要求在25℃时RC值大于1000欧姆法拉，在125℃时RC值大于100欧姆法拉)，但这些材料用于生产大片的MLC时，要达到这样的损耗因数值和RC值是不可能的。许多情况下，MLC还要涂复焊料，电镀阻挡层，铅焊及涂复环氧，才能制成成品。这些工艺增大了损耗因数，降低了RC之积值。用公知材料制成的MLC成品的电性能往往不如制成MLC所用的陶瓷组合物的电性能好。这些因素既限制了MLC的合格率，也增加了每只成品的造价。因此，用来制造MLC的介质陶瓷组合物，要求在宽的温度范围内有稳定的介电常数。理想情况是，这种陶瓷组合物的介电常数，在-55℃至125℃范围内，其值与在25℃时的参考值相比，其变化不超过±15%。在25℃时RC值最好大于1，000欧姆法拉，在最高工作温度(多数情况为125℃)下RC值应大于100欧姆法拉。本专利技术的目的在于，提供一种用于MLC的陶瓷组合物，在宽温度范围内有稳定的介电常数。本专利技术的又一目的是，提供一种介质陶瓷组合物，其介电常数与25℃时的基准值相比，其变化不超过±15%。本专利技术的又一目的在于，提供一种具有上述性能的陶瓷组合物，其损耗因数和RC积值在生产MLC的工艺如涂复焊料，电镀阻挡层、铅焊及涂复环氧中，能保持在工业上允许的范围内。本专利技术的又一目的在于，提供一种带有贵金属内电极的烧结型MLC;这种MLC的介电常数大约在3，000至4，000之间;损耗因数约小于1.8%;RC积值在25℃时约大于10，000欧姆法拉，在125℃时约大于1，000欧姆法拉;并具有稳定的TC特征，介电常数与25℃时的参考值相比，其变化不超过±15%。根据上述目的，提出了一种介质陶瓷组合物，它包含约99，63至99.97Wt%的陶瓷原料，该陶瓷原料主要由大约97.70-98.99wt%钛酸钡，(BaTiO3);大约0.85-1.69wt%五氧化二铌(Nb2O5);约0.09-1.20wt%氧化钴(C0O);约0.13-0.17wt%五氧化二铌和约0.10-0.29wt%碳酸锰(MnCO3)组成。用本专利技术的陶瓷介质组合物所制造的MLC具有很低的损耗因数(低于1.8%)和非常高的RC积值，(在25℃时高于10，000欧姆法拉，在125℃时高于1000欧姆法拉)。这些组合物还具有稳定的TC特性，其损耗因数和RC积值在如涂复焊料、电镀阻挡层、铅焊及涂复环氧这些控造MLC的工艺中，能满足工业技术规范的要求。在一个最佳实施例中，陶瓷介质组合物是用99.77wt%的陶瓷原料制成，该陶瓷原料主要用约98.76wt%的BaTiO3;约1.04wt%的Nb2O5;约0.20wt%的C0O和约1.3wt%的MnCO3混合而成。本专利技术的陶瓷组合物，当制成MLC时，其介电常数在IKH2下大约在3，000至4，000之间;损耗因数在电压均方根值为1伏时(IVRMS)约小于1.8%;RC积值在25℃和50伏(直流DC)/密尔时大于10，000欧姆法拉，在125℃和50伏(DC)/密尔时大于1，000欧姆法拉;并具有稳定的TC特性，介电常数在-55℃至125℃温度范围内的值与25℃时的介电常数参考值相比，其变化不超过±15%。专利技术的详细说明本专利技术的烧结陶瓷体是，将制造陶瓷体所需的钛酸钡，五氧化二铌，氧化钴，和碳酸钡介质氧化物组分，按上述的比例混合，在焙烧过程中这些组分经过反应而制成的。这些反应物可用水配制成浆料，或用物理方法混合在一起。制成的陶瓷料混合物可以用标准方法浇铸成薄片，并制成具有含70%的钯和30%的银的内电极的多层电容器结构，然后再在约1290℃至1370℃温度下焙烧约1至4小时。在本专利技术的介质组合物最佳实施例中，RC积值在25℃，50伏(直流DC)/密尔时，约大于10，000欧姆法拉，在125℃，50伏(直流DC)/密尔时，约大于1，000欧姆法拉。介电常数在IKH21伏(均方根值rms)时约在3，000至4，000之间，损耗因数在IKH21伏(均方根值rms)时通常低于1.8%，并具有稳定的TC特性，即介电常数与25℃时的参考值相比，其变化不超过±15%。在本专利技术的一个实施例中，所用钛酸钡的纯度超过99wt%，并且没有一种杂质的含量大于0.5wt%。这种高纯度的钛酸钡可以用化学沉淀法和已知的其他技术，如用高纯度碳酸钡(BaCO3)同二氧化钛(TiO2)粉反应制成。可以通过控制化学计量配比，和钛酸钡的颗粒度来获得本专利技术的陶瓷组合物的介电性能。在最佳实施例中，所用五氧化二铌的纯度约为99wt%，氧化钴的纯度按金属钴计算，最好是70-74wt%，碳酸锰的纯度最好为99wt%，然而也可以用含盐的锰。通过以下实施例，对本专利技术作更具体说明。实施例1用98.76wt%的高纯度钛酸钡(BaTio3)，1.04wt%工业品位的细颗粒五氧化二铌(Nb2O5)，和0.20wt%工业品位的细颗粒氧化钴(C0O)，均匀混合成约500公斤的本专利技术的陶瓷原料粉状组合物。纯度超过99%的钛酸钡中所含的杂质，没有一种杂质含量超过0.5%。然后，将原料粉再与五氧化二铌(Nb2O5)和工业品位的碳酸锰，按表1中所示组分，用水制成浆料。该浆料用干式混合和/或球磨法混合均匀后，将其干燥并粉碎。然后将大约400克混合均匀的陶瓷组分放入有1/2吋氧化铝球的球磨机中，与218克粘合剂溶液混合均匀。粘合剂溶液用186克邻苯二甲酸二辛酯，90克Nuostable V-1444有机溶剂分散剂(Nuostable V-1444是一种无碱离子的有机溶剂分散剂，可以从新泽西洲Nuostable公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结陶瓷组合物，包含大约９９．６３－９９．９７ｗｔ％的陶瓷原料，陶瓷原料主要由大约９７．７０－９８．９９ｗｔ％钛酸钡，约０．８５－１．６９ｗｔ％五氧化二铌，约０．０９－１．２５ｗｔ％氧化钴，约０．１３－０．１７ｗｔ％五氧化二铌和和０．１０－０．２９ｗｔ％碳酸锰组成，其中五氧化二铌与氧化钴的重量比在３．３至１８．０之内变化，该组合物的其余组分主要由不可避免的杂质组成。

【技术特征摘要】
US 1987-6-9 060,0421.一种烧结陶瓷组合物，包含大约99.63-99.97wt%的陶瓷原料，陶瓷原料主要由大约97.70-98.99wt%钛酸钡，约0.85-1.69wt%五氧化二铌，约0.09-1.25wt%氧化钴，约0.13-0.17wt%五氧化二铌和和0.10-0.29wt%碳酸锰组成，其中五氧化二铌与氧化钴的重量比在3.3至18.0之内变化，该组合物的其余组分主要由不可避免的杂质组成。2.权利要求1的陶瓷组合物，其中钛酸钡的纯度为99.0wt%，五氧化二铌的纯度约为99.0wt%，氧化钴的纯度按金属钴计算约为70.0至74.0wt%，碳酸锰的纯度约为99.0wt%。3.一种用于制造多层陶瓷电容器的陶瓷组合物，介电常数在大约3，000至4.000范围内，损耗因数小于1.8%，绝缘电阻值与电容量之积在25℃时约大于10.000欧姆法拉，在125℃时约大于1000欧姆法拉，在-55℃至125℃的温度范围内，电容量的变化与25℃时电参量相比，其变化小于±15%，五氧化二铌与氧化钴的重量比约在3.3至18.0范围内，该陶瓷组合物包含99.63-99.77wt%的陶瓷原料，原料主要由约97.70-9899wt%，的钛酸钡，约0.85-1.69wt%五氧化二铌，约0.09-1.25wt%氧化钴，约0.13-0.17wt%五氧化二铌，和大约0.10-0.29wt%碳酸锰，组合物的平衡组分由无法避免的杂质组成。4.权利要求3所述陶瓷组合物，其中钛酸钡的纯度为99.wt%，五氧化二铌的纯度约为99wt%，氧化钴的纯度按金属钴计算约为70-74wt%，碳酸锰的纯度为99.0w...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱四海，
申请(专利权)人：谭氏陶器有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]