陶瓷电容器制造技术

公开了一种有大电容量和小介电损耗的陶瓷电容器。陶瓷电容器包括介电陶瓷体和通过焙烧由导电浆料在陶瓷体上形成的电极。导电浆料包含铜粉、玻璃料、有机载体、和硼酸酯溶液、硼酸溶液和硼有机盐溶液中的任何一种溶液。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷电容器，特别涉及有由焙烧法制成的铜电极的陶瓷电容器。一种陶瓷电容器，有介电陶瓷体和一对位于介电陶瓷体内的电极。通常，在介电陶瓷体上丝网印刷由细银粉作导电组分和低熔点玻璃料制成的银浆，然后焙烧所涂覆的银浆，制成电极。焙烧银电极易于制造，并具有优良的电特性，如高频特性和高可靠性。普通烧银电极的缺点是，由于银价高。因而限制了降低制造成本。另一缺点是，易于出现焊料腐蚀，即易引线丝焊到烧银电极时，银扩散进料中的现象。从而造成电极的附着力差，特性变差，使电容器的电容量减小。此外，普通烧银电极容易出现银迁移。因此导致介电强度和可靠性降低。特别是当介电陶瓷体在焊接中受到热冲击时，银扩散进微小裂纹中，进一步加速了银迁移。为了克服由于使用烧银电极而产生的缺点在陶瓷电容器中可使用烧铜电极。例如，在日本专利公开平成1-51003中公开了烧铜电极。烧铜电极由铜粉和玻璃料组成。玻璃料中包含硼硅酸铅、硼硅酸铋和硼硅酸锌中的至少一种作为主要成分，所述玻璃料是铜粉体积的2-40vol％。将铜粉和玻璃料分散于有机溶剂中制备出浆料，用丝网印刷法，将所制备的浆料加到介电陶瓷体上，然后将其在中性气体(如氮气中)焙烧，制成烧铜电极。按该方法，通常在高于800℃的温度焙烧、以构成致密的焙烧电极。这是因为如电极不完全焙烧，就会使焊料渗入电极中，使其对电容量和引出端强度造成不利影响。而且，作为基础金属、铜要在中性气氛中焙烧，以防止其氧化。因而，在陶瓷电容器中用烧铜电极时，必须将构成陶瓷电容器的介电陶瓷体在800℃进行热处理。然而，在中性气氛中，在高温焙烧会引起介电陶瓷体还原，因而使制成的电容器的电容量小。为了克服铜电极的氧化和焊接能力问题，日本专利公开平成1-36243公开了一种电子部件，导电膜组合物及其制造方法，按该公开的专利技术，导电膜组合物包含重量为铜粉重量的5至40wt％的细硼粉。确定硼粉含量的下限(5wt％)，以保证铜粉(基础金属)不被氧化。而且，日本专利公开平成1-220303中还公开了不氧化的厚膜铜导体。导体由含硼锰化合物的铜浆料在900℃焙烧制成。该浆料的缺点是，若在低温下焙烧，不会获得具有优良导电性的厚膜导体。另一缺点是制成的铜电极需要一无机磷酸盐涂层。日本专利公开平成3-176903中公开了一种以铜粉为基的导电浆料。浆料中包含的硼和B2O3分别是铜粉加硼粉的总重量(100wt％)的3.5-3.9wt％和2.0-30.0wt％。确定下限，以产生抗氧化作用。按照现有技术，具有烧铜电极的陶瓷电容器不可能有令人满意的电性能和机械性能。本专利技术的目的是，提供一种具有大容量和低介电损耗的高性能的陶瓷电容器。该电容器基本上避免了焊料腐蚀和银迁移，并具有优异的高频特性，可靠性。可焊接性和寿命。本专利技术的另一目的是，提供一种在潮湿条件下经负荷试验后其电容量和介电损耗只有很小下降的高可靠陶瓷电容器。本专利技术的陶瓷电容器包括介电陶瓷体和其上构成的电极。电极用包含铜粉、玻璃料、有机载体和选自硼酸酯溶液、硼酸溶液、和硼酸的有机盐溶液的溶液的导电浆料组合物经焙烧而制成的。本专利技术的陶瓷电容器的制造方法，包括如下步骤给介电陶瓷体上加导电浆料，在介电陶瓷体上形成电极图形；在不高于600℃的温度焙烧有导电浆料的电极图形的介质陶瓷体。附图说明图1是本专利技术陶瓷电容器的横截面图；图2是三丁基硼酸酯的TG(热重量分析)与DTA(差热分析)的曲线图。认为铜浆料中包含的硼化合物变成B2O3，它防止在焙烧时铜被轻微的氧化气氛氧化。而且，若浆料用于构成电容器电极也可以不要求有硼的化合物。当大量使用时，当然能防止氧化但电极的电阻值增加，因而导致电容量减小，介电损耗增大。从有关技术中包括的问题可知，要用足以防止电极氧化的少量硼，以使其电性能如静电容量和介电损耗不变劣。换言之，铜浆料中包含的硼化合物量不取决于其重量，而最决于它(即硼)与铜重量之比。为了更好地分散少量的硼，液态硼化物胜过诸如B2O3和MnB2的固体形式的硼或硼化物。因而，本专利技术的第1方面在于陶瓷电容器，包括介电陶瓷体和在其上焙烧导电浆料制成的电极，所述导电浆料由铜粉、玻璃料，有机载体和硼酸酯溶液，硼酸溶液，硼的有机盐溶液任何一种或其组合物构成。本专利技术的第2方面在于如第1方面限定的陶瓷电容器，其中硼酸酯溶液是在有高沸点的醇中的高沸点或低沸点硼酸酯溶液。本专利技术书中所述的高沸点是220℃或其上、低沸点是220℃以下。本专利技术的第3方面在于如第1方面或第2方面限定的陶瓷电容器，其中高沸点硼酸酯是用分子式(CnH2n＋1O)3B表示的，式中n≥4。本专利技术第4方面在于如第1方面或第2方面所限定的陶瓷电容器，其中低沸点的硼酸酯是低级烷基(C1-5)酯化合物，如，硼酸甲酯，硼酸三甲酯，硼酸三乙酯或硼酸三丙酯。本专利技术第5方面在于如第1方面所限定的陶瓷电容器，其中硼的有机盐是三乙(烷)基硼、二甲胺硼烷或氢硼化钠。本专利技术第6方面在于如第1方面所限定的陶瓷电容器，其中硼酸酯溶液、硼酸溶液或硼的有机盐溶液中硼的含量为硼和铜总重量的0.01至0.5wt％，铜粉含量是硼和铜总重量的99.5至99.99wt％。换言之，每100份的铜(pph)中有0.01至0.5份的硼。本专利技术第7方面在于如第1方面所限定的陶瓷电容器，其中固体组分和有机载体的含量分别是70至90wt％和10至30wt％，固体组分中铜粉含量为80至98wt％，玻璃料含量约为2-20wt％。本专利技术第8方面在于如第1方面所限定的陶瓷电容器，其中玻璃料的软化点是350至500℃。本专利技术第9方面在于如第1方面所限定的陶瓷电容器，其中介电陶瓷体是钛酸钡为基的陶瓷体。按照本专利技术，导电浆料应包含上述规定量的玻璃料。即，玻璃料含量在2wt％以上，以使焙烧后，导电浆料能良好地粘附于介电陶瓷体上。而且，玻璃料含量应小于20wt％，以使导电浆料有足够的导电率和介电损耗，应能提供足够的电容量。铜粉最好是粒径用SEM(电子扫描显微镜)测试为0.1μm至10μm范围内的铜粉。不希望有粗铜粉存在，因为它不能完全烧结。按照本专利技术，硼酸酯的溶液中以硼计，其含量是0.01wt％至0.5wt％，铜粉含量是99.5wt％至99.99wt％。为了防止氧化，硼的量必须大于0.01wt％，而为了使其可焊性和导电性好，其含量应小于0.5wt％。按照本专利技术，导电浆料用90-70wt％的固体组分(铜粉加玻璃料)和10至30％的惰性有机载体组成。有机载体例如是溶于萜品醇中的乙基纤维素。也可将甲基纤维素丁基纤维素或丙烯酸树脂溶于萜品醇中制成有机载体。用于导电浆料的玻璃料包括，例如，硼-铅-锌玻璃。其软化点应高于350℃，以使导电浆料的粘度低，从而在焙烧时能很好地扩散进并很好地粘附到陶瓷体上。玻璃料的软化点上限是500℃，因此，能在低温完成焙烧，焙烧产品对附着力、引出端强度和介电损耗均无负作用。按本专利技术，导电浆料可含硼酸酯溶液。在200℃加热时，该硼酸酯析出玻璃化成B2O3的硼所说的B2O3涂复铜粉，以防止铜粉在焙烧时在轻微的氧气氛中氧化。涂有B2O3的铜粉容易被在350℃至450℃软化的玻璃料浸润。因此，在600℃的低温焙烧能制成铜电极，该铜电极的致密度足以防止焊料渗透。本专利技术的陶瓷电容器有由导电浆料制成的铜电极，该导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷电容器包括：一个介电陶瓷体；和一个在介电陶瓷体上的电极，电极由焙烧导电浆料构成，导电浆料包含铜粉、玻璃料、有机载体，和包含硼酸酯、硼酸、硼的有机盐或其组合物的溶液。

【技术特征摘要】
JP 1995-1-23 8408/951.一种陶瓷电容器包括一个介电陶瓷体；和一个在介电陶瓷体上的电极，电极由焙烧导电浆料构成，导电浆料包含铜粉、玻璃料、有机载体，和包含硼酸酯、硼酸、硼的有机盐或其组合物的溶液。2.按权利要求1的陶瓷电容器，其特征是含硼酸酯的溶液是有高沸点的硼酸酯溶液。3.按权利要求2的陶瓷电容器，其特征是高沸点硼酸酯用式(CnH2n＋1O)3B表示，式中n≥4。4.按权利要求1的陶瓷电容器，其特征是，含硼酸酯的溶液是在有高沸点醇中的低沸点硼酸酯的溶液。5.按权利要求4的陶瓷电容器，其特征是低沸点硼酸酯选自硼酸甲酯、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯和硼酸三丙酯组成的材料组。6.按权利要求1的陶瓷电容器，其特征是含硼的有机盐的溶液选自由三乙基硼、二甲胺硼烷和氢硼化钠组成的材料组。7.按权利要求1的陶瓷电容器，其特征是，溶液的用量按硼和铜粉的混合重量和以硼原子量计是0.01至0.5％。8.按权利要求1的陶瓷电容器，其特征是，浆料含约70-90wt％铜粉和玻璃料，其中铜粉为80至98wt％，玻璃料是2-20wt％；有机载体为10-30wt％。9.按权利要求1的陶瓷电容器，其特征是，玻璃料的软化点是350至500...

【专利技术属性】
技术研发人员：山名毅，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]