一种孔洞化结构材料的制作方法技术

本发明专利技术涉及一种孔洞化结构材料及其制法，其利用微观化学液相变化原理，以乳状胶体浆料不均匀分散，形成次微米陶瓷粉粒的微胞结构，成为中空结晶体的孔洞化结构材料，由该材料制成电容器能借助介电陶瓷的孔洞化单晶结构和空气媒介提高电容器的高频特性，其制作方法简单，成本低。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电容器材料及其制法，尤其是一种孔洞化结构材料及其制法
技术介绍
陶瓷电容为电容器的一种，属于被动组件。它是以陶瓷当电介质，在圆形陶瓷片两面电镀一层金属薄膜而成。可依其陶瓷的种类而分成低电介质常数型、高电介质常数型和半导体型三种。低电介质常数型是使用氧化钛系的陶瓷作为电介质；高电介质常数型是使用钛酸钡系的陶瓷作为介电质；半导体陶瓷电容是以在钛酸钡内添加不纯物的陶瓷作为介电质。另一种区分方式，则是将陶瓷电容分成单层型陶瓷电容与积层型陶瓷电容(MLCC)两种。陶瓷电容的特点在于介电系数高，绝缘度好，温度特性佳，可做成小尺寸产品，适合用在移动电话等通讯产品，以及笔记本电脑等轻薄短小产品中。陶瓷积层电容的电容量与产品表面积大小及陶瓷薄膜堆叠层数成正比。近年来，随着陶瓷薄膜堆叠技术的进步，电容值含量也越来越高，逐渐可以取代中低电容值的电容器(如电解电容器和钽质电容器的市场应用)，加上陶瓷积层电容器可以透过SMT直接黏着，生产速度比电解电容和钯质电容更快，因此陶瓷基层电容的市场发展越来越受重视，是发展相当快速的电容器产品。然而MLCC主要原料来自钯金属，由于钯金属仅产于苏俄，所以钯金的价格一向与苏俄动向息息目关。因此MTCC每增加一层叠层就必须涂上一层内电极，叠层数越多就造成钯金属使用量的遽增，而由于钯金属为稀有贵金属，价格一直相当昂贵，使得高电极成本成了量产高层数积层电容的一大障碍。近年来便携式通讯用或信息用消费性电子产品的终端系统功能越来越强，意味着相关产品的电路密度越来越高，同时藉由使用频率的提高来加快IC逻辑数字处理速度。目前产业界所使用的高频电容器多数为小尺寸0402、0201产品，而国内积层陶瓷电容制造厂对小尺寸的制造工艺尚未完备，故相关的组件皆仰赖国外进口。随着科技的发展，高科技产品所需要的材料如何更符合需要也令业者头痛万分。且由于陶瓷材料一般潜在的缺点是韧性低、强度不高、可靠度不佳；自1986年日本大阪大学教授新原皓一提出多项奈米(NanO-meter)复合材料之概念，将次微米的颗粒相均匀分散于基材中，藉由微结构的改良，而明显地强化基材，使之具有特异的机械性质，且提升了陶瓷材料的可靠度。而奈米陶瓷复合材料之特点系为颗粒细小、分布均匀，但因细微颗粒极易受凡得瓦力及其它作用力的影响而结团，分散格外困难，且易造成晶粒的过度成长。因此，在调制复合浆体阶段，选择能够与第二相化合物组合的陶瓷基底材料，以及使用适合之分散状况非常重要。又有一种含盐酸之Semicarbazide作为分散剂之氧化铝粉末水胶态分散液。氧化铝在精密陶瓷的制造上一直占有非常重要的地位，尤其电子产业中的基板，以及各种高强度耐磨物品均朝着使用高纯度(＞99％)氧化铝之方向发展。此等精密陶瓷物品的制法基本上包含将可烧结的高纯度氧化铝粉体成形为一具特定形状的陶瓷坯体，再将坯体烧结成一陶瓷物品。近来的研究发现，利用胶体制作法(Colloidal Processing)是提高氧化铝陶瓷体强度的有效方法，而且可以利用注浆成形(Slip Casting)或是高压注浆成形(Pressure Castins)作成形状复杂的陶瓷坯体，其中使用粒度分布均匀、无明显聚结(Aggl omerated)如次微米(Sub-Micrometer)氧化铝粉末来制成一分散液，再经过一成形步骤制成一坯体，该坯体经适度干燥后再被烧结出一微结构均匀并具有数微米大小之晶粒的陶瓷体，因而提升其机械强度。一般常用的分散剂主要可分成两类，第一类主要使氧化铝颗粒在溶液中形成表面电荷而造成库仑斥力；另第一类是藉由高分子的吸附而产生立体阻碍(Steric Hindrance)，来达到分散稳定的效果。高表面积的氧化铝粉末置于强酸或强碱的溶媒中，经研磨后溶液会变成弱酸或弱碱，即为一般高表面积的氧化铝特性。而在中性溶媒中，次微米氧化铝颗粒表面易形成氢键架桥作用，因此浆料会形成类似凝胶(Gel)，大量气泡因粘度过高，无法顺利浮出浆料表面。因此最常用的分散法是藉由陶瓷浆液PH值的调整来实现，例如台湾专利申请案第79100101号(公告第147864号)，但对高表面积的氧化铝效果并不理想。选择高分子作为分散剂时，其在氧化铝颗粒表面的吸附、分解或是提高浆体黏度等行为非常复杂，尤其是分子量高的高分子分散剂，因此对烧结陶瓷物品的影响深远。如前所述，现用陶瓷电容材料于烧结后多数要求粉体间能够有最密堆积的结构，以提高电容器的电气特性。同时积层陶瓷电容器所使用的内电极银/钯胶约占产品成本的30％左右，高材料成本低产品价格的电容器不是一般企业能够接受的。然而若能将孔洞化结构的陶瓷材料，利用直接冲模成形，同时借由空气媒介(孔洞单晶结构)来提供高频条件，以最简易的生产工艺制作高附加价值的产品，相信是未来从事材料研究者需要突破的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有良好电特性的孔洞化结构材料。提供一种利用低成本原料和简单生产工艺制作孔洞化结构材料的方法。为达到此目的所采取的技术方案是一种孔洞化结构材料，其形状为具有孔洞化结构的固体。一种孔洞化结构材料的制作方法，包括以下步骤(1)、调浆将介电陶瓷材料与乙醇和甲苯这二种有机溶剂及分散剂混合并调配成均匀的浆料，其中分散剂的含量为介电陶瓷材料的1.2-2.2％，乙醇与甲苯的配比为2∶3，浆料的黏度为5-10cp。(2)、制粉粒将浆料经磨球研磨搅拌后，制成0.1-0.14μm的次微米粉粒。(3)、制备黏结剂将聚乙烯醇与水混合后调配成黏结剂，其聚乙烯醇的含量为3-5％。(4)、添加黏结剂按1∶0.8-1.2的比例将次微米粉粒与黏结剂混合，经搅拌均匀后，生成乳状胶体。(5)、干燥将乳状胶体烘干成块状固体，制成孔洞化结构材料。磨球中混合有3-30mm不同粒径的磨球。本专利技术的有益效果是1、该孔洞化结构材料具有良好的电特性，并可利用低成本原料和简单生产工艺来制得。2、由于用磨球研磨搅拌浆料时，采用的是不同粒经的磨球，并且是以低速研磨的方式实施，可有效缩短浆料的研磨时间。3、由孔洞化结构材料经烧结制作的孔洞化单晶高频电容器，可借助空气媒介提高其高频特性，并且具有良好的韧性和较强的机械强度。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细地描述。图1为本专利技术液-液相变化图。图2为本专利技术研磨时间对粒径关系图。图3为本专利技术粒径均匀分散模拟图。图4为本专利技术粒径不均匀分散模拟图。具体实施例方式以下通过一优选实施例进一步验证本专利技术一种孔洞化结构材料，其形状为具有孔洞化结构的固体。一种孔洞化结构材料，由以下方法制得(1)、调浆取介电陶瓷材料(Dielectric Ceramics)137.87g、乙醇(EtoH)25.06g、甲苯(Toluene)37.06g及分散剂(BYK-111)2.76g混合并调配成均匀的浆料，其中分散剂的BYK是德国公司名称，型号为111，它的成份是一种含酸性基团的共聚体，酸值为129mg/KOHg，密度为1.16g/ml，BYK-111是一种市售产品，它的配用量相当于介电陶瓷材料的2.0％，浆料的黏度控制在7-10cp，以确保均匀分散。(2)、制粉粒在浆料放入Φ＝3mm∶10mm∶30mm，比例为5∶3∶2的氧化锆球，低速研磨搅拌12小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孔洞化结构材料，形状为固体，其特征在于该固体为孔洞化结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种孔洞化结构材料，形状为固体，其特征在于该固体为孔洞化结构。2.一种孔洞化结构材料的制作方法，其特征在于包括以下步骤(1)、调浆将介电陶瓷材料与乙醇和甲苯这二种有机溶剂及分散剂混合并调配成均匀的浆料，其中分散剂的含量为介电陶瓷材料的1.2-2.2％，乙醇与甲苯的配比为2∶3，浆料的黏度为5-10cp；(2)、制粉粒将浆料经磨球研磨搅拌后，制成0.1-0....

【专利技术属性】
技术研发人员：许智伟，
申请(专利权)人：千如电机工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]