中温烧结多层片式瓷介电容器瓷料制造技术

本发明专利技术涉及瓷料，特别是一种中温烧结多层片式瓷介电容器瓷料。它包括ＢａＣＯ↓［３］，ＴｉＯ↓［２］，ＺｒＯ↓［２］，ＣａＣＯ↓［３］，Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［３］，其重量百分比为：ＢａＣＯ↓［３］６５－７３％，ＴｉＯ↓［２］２３－２７％，ＺｒＯ↓［２］４－９％，ＣａＣＯ↓［３］０．０１－２．５％，Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［３］０．０１－０．７５％。本发明专利技术具有工艺优化成本低、瓷料既可在中温烧结（１０９０±１５℃）又具有较高介电常数（Ｋ＞２００００），细晶结构致密，电子元件小型化，比容大，温度特性及老化性能好等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及瓷料，特别是一种中温烧结多层片式瓷介电容器瓷料。以BaTiO3为基的铁电瓷料由于既具有较高介电常烽，又具有机械强度高、瓷体致密性好、可靠性高、MLCC电镀性能好等优点，是目前优质低频大容量电容器的主要介质。随着表面安装技术(SMT)的发展。电子电路的小型化要求片式MLCC具有更大的比率容量，其根本是进一步提高瓷料的介电常数。BaTiO3晶体具有ABO3型钙钛矿结构，是一种典型的铁电材料，如要进一步提高其介电常数存在如下制约因素一是容量随温度变化大，二是老化特性差。如要获得优良介电特性，必须对其改性，并充分考虑原材料及制备工艺对介电性能的影响。对于作为手续合格类Y5V介质使用的BaTiO3基铁电材料通常以等价离子(如Sr2+、Pb2+、Ca2+、Zr4+、Sn4+)对A、B位离子进行置换取代，合理地调整和利用置换离子的移动、重叠和展宽等效应，使瓷料具有一定的介电特性，达到一定的使用要求。随着片式MLCC的发展，近期发展了同时掺杂高低价施受主的复合改性机制，使BaTiO3基铁电瓷料既可在中低温下烧结，形成致密的细晶结构，又具有很高的介电常数等优良的介电特性。但目前以BaTiO3为基中温烧结Y5VMLCC瓷料的介电常数普遍不高，不能充分满足电子元件小型化、比容大、低成本的要求。本专利技术的目的就是针对上述技术的不足之处，提供一种工艺优化成本低、瓷料既可在中温烧结(1090±15℃)又具有较高介电常数(K＞20000)，细晶结构致密，电子元件小型化，比容大，温度特性及老化性能好的中温烧结多层片式瓷介电容器瓷料。本专利技术的目的是这样实现的一种铁变体组合物，它包括BaCO3,TiO2,ZrO2,CaCO3,Nb2O3,其重量百分比为BaCO365-73％,TiO223-27％,ZrO24-9％,CaCO30.01-2.5％,Nb2O30.01-0.75％；还包括CuO或MnO2或ZnO或Nd2O3，其重量百分比为CuO0.01-0.05％或MnO20.01-0.05％或ZnO0.01-0.05％或Nd2O30.01-0.05％。本专利技术的目的还可以这样实现的一种中温烧结多层片式瓷介电容器瓷料，其特征在于它是由BaCO3,TiO2,ZrO2,CaCO3,Nb2O3组成，其重量百分比为BaCO365-73％,TiO223-27％,ZrO24-9％,CaCO30.01-2.5％,Nb2O30.01-0.75％，它还包括CuO或MnO2或ZnO或Nd2O3，其重量百分比为CuO0.01-0.05％或MnO20.01-0.05％或ZnO0.01-0.05％或Nd2O30.01-0.05％。所述的铁变体组合物在1230℃或1230℃以下烧结而成；也还可以在1200℃或1170℃下烧结而成；所述的铁变体组合物BaCO365-73％,TiO223-27％,ZrO24-9％,CaCO30.01-2.5％,Nb2O30.01-0.75％,CuO0.01-0.05％或MnO20.01-0.05％或ZnO0.01-0.05％或Nd2O30.01-0.05％，将各成分混合后→球磨→干燥→过筛→预烧。本专利技术的目的也还可以这样实现的一种中温烧结多层片式瓷介电容器瓷料的制备方法，它包括铁变体组合物BaCO3,TiO2,ZrO2,CaCO3,Nb2O3,其重量百分比为BaCO367.5-73％,TiO223.5-27.5％,ZrO26.5-9.5％,CaCO30.01-2.5％,Nb2O30.01-0.75％；还包括CuO或MnO2或ZnO或Nd2O3，其重量百分比为CuO0.01-0.05％或MnO20.01-0.05％或ZnO0.01-0.05％或Nd2O30.01-0.05％；将各成分混合后保湿2-3小时→球磨→干燥→过筛→在1230℃或1230℃以下预烧或合格后→配料→超细磨→混球→干燥→打粉→包装。将各成分混合后→球磨→干燥→过筛→预烧，合格后→配料→超细磨→混球→干燥→打粉→包装。附图的图面说明如下附图说明图1是本专利技术的Sr2+、Sn4+、Zr4+作为主要转换离子介温曲线对比，图2是本专利技术的加入1.0wt％ZnO与不加ZnO圆片SEM分析，图3是本专利技术的成品粉体和圆片瓷体XRD谱线图，图4是本专利技术的瓷料成品粒度分布图，图5是本专利技术的瓷料温度图，图6是本专利技术的瓷料的自然老化实验结果，图7是本专利技术的圆片和MLCC烧结后瓷体的SEM分析。表1是本专利技术的原材料表，表2是本专利技术的加入物在BaTiO3中因熔极限及对BaTiO3相变温度的影响，表3是本专利技术的组成与性能的关系，表4是本专利技术的介电性能，表5是本专利技术的MLCC介电对比。下面将结合附图、表和实施例对本专利技术作进一步的详述如表1所示，按(Ba1-xcax□v/2)(Ti1-y-vZryNbv)O3+0.5～1.5wt％ZnO配料，其中x=0.01-0.08,y=0.07-0.14,v=0-0.03用锆球湿磨混合，料浆经烘干、过筛，在1050～1150℃/2～4hr温度下焙烧。再经过细磨后，加入1.0-4.5wt％的MO(MnO2,Nd2O3,Sm2O3,La2O3,Dy2O3,ZnO,CuO等)，进一步强化混磨成粒径为0.8μm左右微粉，用聚乙烯醇作粘合剂轧膜成型冲片，经250℃～370℃排胶后，在1090±15℃/2～3hr的温度下烧成，最后在圆片两面涂上银电极，烧银后测试电性能。片式MLCC的制作，在引进生产线上制作MLCC元件，通过流延成一定膜厚的瓷膜(一般流延厚度15～25μm)印刷70Ag/30Pd内电极，经叠片、层压、切割成一定尺寸的MLCC生坯，用承烧板置于连续式排胶炉(或箱式排胶炉)排胶，于隧道电热炉内烧成，然后烧制、电镀三层端头电极，最后测试。制成的介质瓷料粉体、圆片试样和MLCC产品，用激光粒度分析仪(美国库尔特LS2300)检测粒度分布。用XRD(日本理学D/MAX-2200X射线簿射仪)分析样品的物相结构，用SEM/EDAX(荷兰飞利浦XL-30扫描电子显微镜)分析样品断面形貌、显微结构，用HP4278A电桥测量容量C和损耗tgδ，用SF2512快速绝缘电阻测试仪测量绝缘电阻Ri，用MC-810P高低温箱测量介温特性，用CJ2671耐压测试仪测量耐压。BaTiO3基固熔体的组成与改性，对低频以BT为基的瓷料不但要求较高的介电常数、低的损耗角，更重要的是要具有优良的温度特性、老化特性。现行的BaTiO3改性机制大多通过离子取代置换引起的移动和重叠效应来提高峰值，再伴以展宽效应而得平坦的温度特性。但高介电常数与平坦的ε-T曲线低、老化率之间总是互为制约的。晶体化学原理及实践均证明，只有那些电价相同离子半径和极化性能相近的离子才能无限固熔于BaTiO3晶体的A、B位，而形成下式所示连续固熔体。(Ba、Ca、Sr、Pb)(Ti、Zr、Sn)O3(1)Ca2+对A位的置换是有限度的，在实践中通常加入0～0.14mol％Ca2+来展宽居里峰，以获得优良的ε-T曲线。根据各种离子或加入物对居里温度Tc、四方斜方及斜方三方等相变点移动效率的不同(见表2)，选择Zr4+作为主要置换离子，因为Zr4+的加入不但对提高ε有利，而且对四方斜方、斜方三方相变点移动效率最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁变体组合物，它包括ＢａＣＯ↓［３］，ＴｉＯ↓［２］，ＺｒＯ↓［２］，ＣａＣＯ↓［３］，Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［３］，其重量百分比为：ＢａＣＯ↓［３］６５－７３％，ＴｉＯ↓［２］２３－２７％，ＺｒＯ↓［２］４－９％，ＣａＣＯ↓［３］０．０１－２．５％，Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［３］０．０１－０．７５％。

【技术特征摘要】
1.一种铁变体组合物，它包括BaCO3,TiO2,ZrO2,CaCO3,Nb2O3，其重量百分比为BaCO365-73％,TiO223-27％,ZrO24-9％,CaCO30.01-2.5％,Nb2O30.01-0.75％。2.根据权利要求1所述的一种铁变体组合物，其特征在于它包括BaCO3,TiO2,ZrO2,CaCO3,Nb2O3，还包括CuO或MnO2或ZnO或Nd2O3，其重量百分比为BaCO365-73％,TiO223-27％,ZrO24-9％,CaCO30.01-2.5％,Nb2O30.01-0.75％,CuO0.01-0.05％或MnO20.01-0.05％或ZnO0.01-0.05％或Nd2O30.01-0.05％。3.一种中温烧结多层片式瓷介电容器瓷料，其特征在于它是由权利要求1所述的铁变体组合物在1230℃或1230℃以下烧结而成。4.一种中温烧结多层片式瓷介电容器瓷料，其特征在于它是由权利要求2所述的铁变体组合物在1230℃或1230℃以下烧结而成。5.根据权利要求3所述的中温烧结多层片式瓷介电容器瓷料，其特征在于所述的铁变体组合物还可以在1200℃下烧结而成。6.根据权利要求3所述的中温烧结多层片式瓷介电容器瓷料，其特征在于所述的铁变体组合物还可以在1170℃下烧结而成。7.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：司留启，欧明，刘会冲，彭道华，李明，陈琳，
申请(专利权)人：广东肇庆风华电子工程开发有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]