一种陶瓷介质材料和COG型多层陶瓷电容器制造技术

本发明专利技术提供一种陶瓷介质材料和COG型多层陶瓷电容器，所述陶瓷介质材料包括主晶相成分、改性添加剂和烧结助剂，主晶相成分为xCaZrO3+ySrZrO3，其中1≤x/y≤20；改性添加剂包括Re2O3，以及MnCO3、Al2O3、SrCO3、MgTiO3、CaTiO3中的一种或多种，Re是选自Y、Ho、Yb、Gd、Dy、Sm、Nd和Er中的至少一种稀土元素。本发明专利技术通过材料成分的选择，保证材料具有优良的介电性能和可靠性，并且使材料可与镍电极匹配，在还原气氛及低温度下烧结，有效抑制晶粒长大，使晶粒细小且均匀致密，有利于提高产品的可靠性和薄层化，最终获得可用于COG型多层陶瓷电容器的陶瓷介质材料。器的陶瓷介质材料。器的陶瓷介质材料。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷介质材料和COG型多层陶瓷电容器


[0001]本专利技术涉及多层陶瓷电容器
，尤其涉及一种陶瓷介质材料和COG型多层陶瓷电容器。

技术介绍

[0002]电容器是在电子设备中大量使用的电子元件之一，其使用面广、用量大、不可取代。随着电子技术的飞速发展，如以手机、平板显示、汽车电子等为代表的新型电子产品的涌现与发展，给电容器的发展带来了良好的机遇。作为电容器的重要组成部分多层陶瓷电容器(Multi
‑
layer Ceramic Capacitor，缩写为MLCC)，具有体积小、绝缘电阻高、电感低等诸多优点而备受青睐，特别适合提高电路组装密度，缩小整机体积，这使得MLCC成为用量最大、发展较快的一种元件。随着电器和电子设备的小型化、高性能的快速发展，这些设备中使用的多层陶瓷电容器也面临小尺寸和高可靠性要求。即要求多层陶瓷电容器在保持其他性能不减损的情况下，其介质层厚度越来越薄，这无疑是一个更大挑战。
[0003]为了实现大容量，一方面需要介质材料具有高的介电常数，一方面需要烧结晶粒小，进而降低MLCC介质层的厚度和增加介质层数。CN105174947A公开了一种低温烧结薄介质多层陶瓷电容器用COG介质陶瓷材料，其含有主成分和添加剂，主成分为：(Ca1‑
x
Sr
x
)
z
Zr
y
O3，其中0.2≤x≤0.4，0.90≤y≤1.0，0.985≤z≤1.003；添加剂成分：Al2O3、MnCO3、MgO、TiO2、SiO2、BaCO3、ZnO中的至少二种或几种化合物；从其瓷体表面SEM图片可以看出，其烧后瓷体晶粒平均约700nm，最大晶粒＜2μm。烧后晶粒大，无法制备3μm以下的MLCC，介质层不能薄层化，无法实现大容量。CN102964122A公开了一种介电陶瓷组合物及其电子元器件制作方法，其介电陶瓷组合物包括主晶相、改性添加剂及烧结助剂，其主晶相的结构式为(Mg
γ
Sr
α
Ca
(1
‑
α
‑
γ)
)
m
(Ti
β
Zr1‑
β
)O3，其中0≤α≤1，0≤γ≤1，0≤β≤0.1，0.9≤m≤1.1，改性添加剂为MnCO3，MgCO3，Re2O3中的一种或几种，其中Re2O3为稀土氧化物，烧结助剂包括BaCO3，CaCO3，SiO2，Li2CO3，B2O3，Al2O3中的一种或几种，但其介电常数只有20～30，偏低，不能实现大容量。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种陶瓷介质材料和COG型多层陶瓷电容器。
[0005]本专利技术提供一种陶瓷介质材料，包括主晶相成分、改性添加剂和烧结助剂，所述主晶相成分为xCaZrO3+ySrZrO3，其中1≤x/y≤20；所述改性添加剂包括Re2O3，以及MnCO3、Al2O3、SrCO3、MgTiO3、CaTiO3中的一种或多种，其中Re是选自Y、Ho、Yb、Gd、Dy、Sm、Nd和Er中的至少一种稀土元素。
[0006]本专利技术的陶瓷介质材料采用xCaZrO3+ySrZrO3为主晶相成分，添加特定改性添加剂和烧结助剂，通过主晶相成分的选择，添加剂材料组成的选择，保证陶瓷介质材料的介电常数维持在32～40之间，介电损耗低于4*10
‑4，25℃下绝缘电阻>10*10
11
Ω，125℃下绝缘电阻
>1*10
10
Ω，
‑
55℃～125℃温度范围内的温度特性满足EIA标准的COG特性。通过将主晶相、改性添加剂、烧结助剂混合后进行湿式混合分散，干燥，然后采取煅烧处理方式，有利于主晶相与添加剂混合均匀程度的提高，有利于提高产品的介电性能和可靠性，从而适用于COG型多层陶瓷电容器的陶瓷介质材料。
[0007]进一步地，所述主晶相成分中10≤x/y≤15。
[0008]进一步地，所述改性添加剂由MnCO3、Al2O3、SrCO3、MgTiO3、CaTiO3和Re2O3组成，各组成成分的摩尔比为(1.5
‑
3.5):(0.3
‑
0.7):(0.2
‑
1.0):(0.1
‑
0.3):(0.5
‑
2.5):(0.2
‑
0.66)。
[0009]进一步优选地，所述Re2O3为Y2O3。
[0010]进一步地，所述烧结助剂为SiO2、H3BO3和ZnO的混合物。通过添加上述烧结助剂，使陶瓷介质材料可与镍电极匹配，在还原气氛及低温度下烧结，有效抑制晶粒长大，使晶粒细小且均匀致密，具有高的介电强度，有利于提高产品的可靠性和薄层化。
[0011]进一步地，所述烧结助剂中SiO2、H3BO3、ZnO的摩尔比为(0.5
‑
3.0):(0.2
‑
0.7):(0.5
‑
3.5)。
[0012]进一步地，所述主晶相成分、改性添加剂和烧结助剂的摩尔比为100:(2.5
‑
6.5):(1.0
‑
3.5)。即按照物质的量计算，主晶相为100mol，改性添加剂为2.5
‑
6.5mol，烧结助剂添加量为1.0
‑
3.5mol。在上述用量范围内，可保证主晶相的有效用量，进而保证材料的整体性能。
[0013]进一步地，所述主晶相成分由固相法制备获得。
[0014]在本专利技术一个优选实施方式中，所述固相法具体包括如下步骤：
[0015]选用纯度99.5％以上的CaCO3、ZrO2，按照CaZrO3组成比例称量，煅烧温度为1000
‑
1080℃，得到100
‑
200nmCaZrO3；选用纯度99.5％以上的SrCO3、ZrO2，按照SrZrO3组成比例称量，煅烧温度为1000
‑
1100℃，得到100
‑
200nm SrZrO3；然后将这两种主晶相按照xCaZrO3+ySrZrO3中的x/y进行称量，再添加相应添加剂进行后续操作。
[0016]进一步地，所述主晶相成分的平均粒径为100
‑
200nm。
[0017]本专利技术还提供上述陶瓷介质材料的制备方法，包括：将主晶相成分、改性添加剂和烧结助剂进行湿式混合分散，干燥，煅烧。
[0018]本专利技术通过将主晶相、改性添加剂、烧结助剂混合后进行湿式混合分散，干燥，然后采取煅烧处理方式，有利于主晶相与添加剂混合均匀程度的提高，有利于提高产品的介电性能和可靠性，从而适用于COG型多层陶瓷电容器的陶瓷介质材料。
[0019]进一步地，所述煅烧的温度为800
‑
1000℃。
[0020]本专利技术还提供一种CO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷介质材料，其特征在于，包括主晶相成分、改性添加剂和烧结助剂，所述主晶相成分为xCaZrO3+ySrZrO3，其中1≤x/y≤20；所述改性添加剂包括Re2O3，以及MnCO3、Al2O3、SrCO3、MgTiO3、CaTiO3中的一种或多种，其中Re是选自Y、Ho、Yb、Gd、Dy、Sm、Nd和Er中的至少一种稀土元素。2.根据权利要求1所述的陶瓷介质材料，其特征在于，所述改性添加剂由MnCO3、Al2O3、SrCO3、MgTiO3、CaTiO3和Re2O3组成，各组成成分的摩尔比为(1.5
‑
3.5):(0.3
‑
0.7):(0.2
‑
1.0):(0.1
‑
0.3):(0.5
‑
2.5):(0.2
‑
0.66)。3.根据权利要求2所述的陶瓷介质材料，其特征在于，所述Re2O3为Y2O3。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的陶瓷介质材料，其特征在于，所述烧结助剂为SiO2、H3BO3和ZnO的混合物。5.根据权利要求4所述的陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莹，杨爱民，张巧云，宋锡滨，孙致远，郑禹，刘永富，郭春意，
申请(专利权)人：山东国瓷功能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：