具有CZT电介质的陶瓷电容器制造技术

本发明专利技术涉及一种陶瓷电容器，其包括至少两个电极和由介电的陶瓷制品构成的陶瓷电介质，所述制品主要包括氧化物陶瓷电介质和包括硼酸锌Ｚｎ＃－［４］Ｂ＃－［６］Ｏ＃－［１３］的烧结辅助剂。本发明专利技术还涉及一种陶瓷电容器的制造方法和一种介电的陶瓷制品。（*该技术在2021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陶瓷电容器，它包括至少两个电极和由介电的陶瓷制品构成的陶瓷电介质，所述制品主要包括氧化物陶瓷电介质和烧结辅助剂。在陶瓷电容器中，陶瓷材料(即通过高温加热制造出的无机多晶体固体物质)被用作电介质。陶瓷电容器可以制成圆盘形电容器、管形电容器和多层电容器。电容器的小型化特别是陶瓷多层电容器的小型化很重要。所述电容器包括整体陶瓷块，电极以梳状方式设于其中。陶瓷多层电容器通常是这样制造出来的，在第一步骤中通过将用于陶瓷电介质的研磨成粉的陶瓷初始材料与含水的粘合剂制品混合以形成柔软悬浮液。此悬浮液被擦在带式运送机上以形成薄层。由于溶剂蒸发，形成了一层陶瓷箔，陶瓷箔可以被切割成许多薄片，使用丝网印刷可以在薄片上印制成电极。在所述薄片上印制成电极之后，薄片层叠设置，以形成30至60片的叠层。这些叠层被切割成小长方体，小长方体在1000℃至1400℃范围内的温度下进行加热。例如，触点是通过浸入金属-陶瓷膏中并随后进行加热制成的。陶瓷多层电容器的质量由用于陶瓷电介质和/或电极的材料的化学组成以及工艺条件决定的。对于工艺条件，烧结条件尤其重要。已知在不同制品中有多种无机二元和多元氧化物可以用作陶瓷电容器的陶瓷电介质。例如，一级陶瓷电容器通常包括镧和钛的二氧化物的混合物，二级陶瓷电容器通常包括铁、钛和含锆钙钛矿的混合物，三级陶瓷电容器通常包括多晶体钛酸钡和钛酸锶。在烧结操作中，根据烧结环境，在这些二元和多元氧化物中会发生多种反向的氧化和还原反应。如果烧结操作是在还原环境下发生的，尤其是氧化钛和钛酸盐会变成具有半导体特性。在这种半导体状态中，它们不能用作电介质。但是，只有当使用包括具有高熔点的不可氧化性贵重金属(例如铑、钯或铂)组成的电极材料时，烧结才可以在氧化条件下进行。但是铑、钯或铂非常昂贵，多层电容器超过50％的制造成本是由这些贵重金属造成的。因此，倾向于使用较便宜的金属银、铜或其合金代替铑和铂作为电极。由于银和铜的熔点相对较低，与通常的烧结温度相比，这种烧结温度需要非常低。众所周知，通过在固体氧化阶段加速非常缓慢的扩散传递来降低烧结温度。如果在烧结工艺中存在液相，则可以极大地加速扩散传递。液相烧结需要烧结辅助剂作为添加剂，添加剂可以形成液相，其熔点尽可能地低，以使烧结温度有效降低。当使用烧结辅助剂时，陶瓷电介质材料的电气特性不会受到添加剂的不利影响也很重要。已经知道的用于钙钛矿的液相烧结阶段的烧结辅助剂是形成玻璃的混合物CdO-ZnO-Bi2O3-PbO-B2O3-SiO2，如美国专利US3811973所披露。但是含有硼氧化物的烧结辅助剂的缺点是，在悬浮液混合的过程中，烧结辅助剂与含水的粘合剂发生反应。硼氧化物与粘合剂制品中的水发生水解，成为硼酸B(OH)3。由此形成的硼酸能够与粘合剂制品中的有机组分发生反应，从而导致粘合剂的聚合。粘合剂的聚合使悬浮液不稳定。结果，坯料材料的形成受到妨碍，受到加热和烧结的电介质材料的电学特性被改变。因此，本专利技术的目的是提供一种陶瓷电容器，其包括至少两个电极和由电介质和陶瓷制品构成的陶瓷电介质，制品主要包括氧化陶瓷介电质和烧结辅助剂组成，陶瓷电容器可以在较低温度下进行烧结，并且其特征是具有可再生的介电性能。根据本专利技术，此目的是通过一种陶瓷电容器实现的，该电容器包括至少两个电极和由介电的陶瓷制品构成的陶瓷电介质，制品主要由氧化陶瓷介电质和包括硼酸锌Zn4B6O13的烧结辅助剂组成。这种陶瓷电容器可以在较低温度下进行烧结，并因而可以设置普通金属电极(尤其是在多层电容器中)。使用少量烧结辅助剂就足够了，因此电容器的介电性能很少受到影响。尤其具有优越性的是烧结辅助剂中的硼酸锌不与水和粘合剂发生反应，从而不会产生不合要求的副产品。根据本专利技术的优选实施例，氧化物陶瓷电介质材料是含锰的钙-锶-钛锆酸盐，通式为(Ca1-xSrx)a[Zr1-y-zTiyMnz]O3，其中0.985≤a≤1.015，0＜x≤0.08，0＜y≤0.05，0＜z≤0.02。除了具有很高的温度稳定性εr之外，这种电容器的特征还在于具有低损耗，因此它很适用于通过电容器对时间临界量进行定义的应用中，例如定时功能元件、振荡电路和滤波器等。氧化物陶瓷电介质材料最好是通式为(Ca0.937Sr0.063)a[Zr0.938Ti0.040Mn0.022]O3的含锰的钙-锶-钛锆酸盐。根据本专利技术的另一个实施例，烧结辅助剂可以另外包括选自CaO、CuO、SiO2、CaSiO3、ZnO和ZnSiTiO5的化合物。本专利技术还涉及一种陶瓷电容器的制造方法，陶瓷电容器包括至少两个电极和由介电的陶瓷制品构成的陶瓷电介质，制品主要由氧化物陶瓷电介质材料和包括硼酸锌Zn4B6O13的烧结辅助剂组成，在970℃至1050℃的温度范围内对所述电介质、陶瓷制品和电极进行共同烧结。本专利技术还涉及一种介电陶瓷制品，制品主要包括氧化物陶瓷电介质材料和包括硼酸锌Zn4B6O13的烧结辅助剂。电介质陶瓷制品可以在集成微型模块器件中用于LTCC衬底(低温共同加热陶瓷)。通过下面结合附图对示意性实施例的说明，本专利技术各个方面将得到清楚的了解。附图中附图说明图1是根据本专利技术的电容器的一个实施例的剖视图。在本优选实施例中，根据本专利技术的电容器为多层电容器。根据本专利技术的陶瓷多层电容器，包括陶瓷电介质1，陶瓷电介质1有多个厚度最大为50μm的氧化物陶瓷电介质层和多个内部电极2构成，内部电极2以叠置层的形式设置在电介质中，并交替伸向电介质的两个相对端面。陶瓷电介质的端面设有金属触点3，作为外部端头，并与相应的内部金属电极相连接。可以使用通常用于制造陶瓷电容器的技术制造所述电容器，根据需要的形状和尺寸、希望的精度和应用领域，可以对制造方法进行许多改变。氧化物陶瓷电介质材料选自含锰的钙-锶-钛锆酸盐混合型晶体系列的陶瓷，通式为(Ca1-xSrx)a[Zr1-y-zTiyMnz]O3，其中0.985≤a≤1.015，0＜x≤0.08，0＜y≤0.05，0＜z≤0.02。对于电介质材料，最好采用组成为(Ca0.937Sr0.063)a[Zr0.938Ti0.040Mn0.022]O3的含锰的钙-锶-钛锆酸盐。混合型晶体具有钙钛矿型结构并且居里点低于室温。材料满足根据DIN(德国工业标准)的规范NP0，即温度系数dε/dT在25℃至85℃之间低于±30ppm/K，衰减因子tanδ低于10-3。材料满足根据EIA(电子工业联合会)-标准RS198B的规范COG，即温度系数dε/dT在-55℃至85℃之间低于±30ppm/K。烧结辅助剂包括硼酸锌Zn4B6O13(Boralith)。烧结辅助剂还可以另外包括选自CaO、CuO、SiO2、CaSiO3、ZnO和ZnSiTiO5的化合物。硼酸锌的晶格包括由互连的BO4四面体构成的B6O12构架，其中六个硼原子位于被扭歪的八面体的角。第十三个氧原子并未结合到B6O12构架中。所述第十三个氧原子被四个锌原子呈四面体围绕。因此，化合物Zn4B6O13也可以表示为OZn4(B6O12)。硼酸锌Zn4B6O13的制备是通过将氧化硼B2O3与氧化锌ZnO按照6∶4的摩尔比混合，并在950℃的温度下对所述混合物加热两小时。通过使用X射线照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷电容器，包括至少两个电极和由介电的陶瓷制品构成的陶瓷电介质，所述制品主要包括氧化物陶瓷电介质和包括硼酸锌Ｚｎ↓［４］Ｂ↓［６］Ｏ↓［１３］的烧结辅助剂。

【技术特征摘要】
DE 2000-11-4 10054812.11.一种陶瓷电容器，包括至少两个电极和由介电的陶瓷制品构成的陶瓷电介质，所述制品主要包括氧化物陶瓷电介质和包括硼酸锌Zn4B6O13的烧结辅助剂。2.根据权利要求1所述的陶瓷电容器，其特征在于，所述氧化物陶瓷电介质材料是含锰的钙-锶-钛锆酸盐，其通式为(Ca1-xSrx)a[Zr1-y-zTiyMnz]O3，其中0.985≤a≤1.015，0＜x≤0.08，0＜y≤0.05，0＜z≤0.02。3.根据上述权利要求1所述的陶瓷电容器，其特征在于，氧化物陶瓷电介质材料是通式为(Ca0.937Sr...

【专利技术属性】
技术研发人员：P施密德特，D亨宁斯，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]