一种新型介电陶瓷组合物制成的陶瓷电容器及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种新型介电陶瓷组合物制成的陶瓷电容器及制造方法，包括基体粉末和基于基体粉末的辅助成分；包括以下步骤：A、首先对基体粉末和辅助成分分别进行研磨预分散，使D

【技术实现步骤摘要】
一种新型介电陶瓷组合物制成的陶瓷电容器及制造方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷电容器
，具体是一种新型介电陶瓷组合物制成的陶瓷电容器及制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着电子器件在集成化、功能化、高可靠及低成本化方向发展，特别是未来5G智能时代的到来，以及军用领域的未来发展方向，多层陶瓷电容器的工作条件日趋严峻。因此迫切需要降低损耗、提高绝缘性，尤其是高温高压条件下的绝缘特性，以及提高其介电强度，保证其在各种复杂的环境条件下具有高可靠性与稳定性；同时多层陶瓷电容器持续向着大容量薄层化方向发展，对成本的要求也越来越甚。综上所述，亟待开发超高绝缘特性、低损耗、高介电常数的贱金属(如镍等)多层陶瓷电容器的介电组合物与多层陶瓷电容器。
[0003]目前市场上的镍电极技术的多层陶瓷电容器，大多数产品虽然在常温下保持较高的绝缘电阻，但是在高温下(≥125℃)或高压下，随着时间的增加，会出现绝缘电阻的急剧下降、漏电流指数级增加，从而导致产品的急剧发热、早期短路失效，无法满足高可靠产品的性能与寿命要求。这主要是因为使用镍电极技术的多层陶瓷电容器，一方面，为了防止镍电极的氧化，必须在还原气氛重烧结，而在还原气氛中烧结，现有的抗还原介电组合物和工艺，在产品内部仍然存在各种弱束缚的氧空位和电子等载流子，在高压及高温下，易获得能量而发生跃迁，形成导电粒子；另一方面，由于大容量薄层化，导致晶界阻挡的减少，导电粒子迁移的路径变短，因此，在温度升高时，被激发的导电粒子更易迁移至两端电极，从而导致漏电流的增加，出现产品绝缘电阻的降低而失效。而根据现有文献报道，CN1072831(叠层陶瓷电容器)尽管也具有相对较高的绝缘电阻，但是其高温寿命(15kV/mm，150℃)不超过230小时，综合性能依旧偏弱。
[0004]为了解决这些问题，需要专利技术一种合适的介电陶瓷组合物，并以合适的工艺实现材料的最佳性能，基于钛酸钡基介电材料的特性，必须在损耗、温度特性、绝缘性能、介电常数等方面综合平衡，探索最佳的镍电极的介电组合物配方与实现介电性能的最佳工艺。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种新型介电陶瓷组合物制成的陶瓷电容器及制造方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种新型介电陶瓷组合物，包括基体粉末和基于基体粉末的辅助成分，所述基体粉末包含Ba
m
TiO3,，其中0.995＜m＜1.030，且基体粉末的颗粒分布均匀，平均粒径≤300nm；所述辅助成分包含稀土氧化物、碱土金属氧化物或碳酸物、过渡金属氧化物、助烧结剂氧化物的组合物或玻璃化合物。
[0008]作为本专利技术再进一步的方案：所述基体粉末采用固相法、草酸盐法、水热法中的任
意一种方法制得。
[0009]作为本专利技术再进一步的方案：所述稀土氧化物采用Y2O3、Ho2O3、Dy2O3、Gd2O3、Yb2O3、La2O3中的一种或两种，以100mol份的Ba
m
TiO3为基础，稀土氧化物的含量为0.2％～2.5％。
[0010]作为本专利技术再进一步的方案：所述碱土金属氧化物或碳酸物包含Ba、Ca、Mg等元素，以100mol份的Ba
m
TiO3为基础，碱土金属元素的含量为0.02％～3.5％。
[0011]作为本专利技术再进一步的方案：所述过渡金属氧化物采用Mo、V、W、Mn、Hf的氧化物或其它化合物形式等的一种或两种或三种或四种，以100mol份的Ba
m
TiO3为基础，过渡金属氧化物的含量为0.01％～1.5％。
[0012]作为本专利技术再进一步的方案：所述助烧结剂包含以硅为主成分的氧化物或玻璃组合物，采用SiO2、BaO、CaO、CuO等氧化物中的任意两种或两种以上，表现为x(BaO).y(CaO).z(CuO).t(SiO2),其中0.02＜x＜0.6、0.02＜y＜0.5、0＜z＜0.2、0.3＜t＜1，且x+y+z+t＝1；以100mol份的Ba
m
TiO3为基础，助烧结剂的含量为0.5％～5％。
[0013]一种新型介电陶瓷组合物制成的陶瓷电容器，所述镍电极多层陶瓷电容器由上述材料作为电介质陶瓷层制成的。
[0014]一种新型介电陶瓷组合物制造陶瓷电容器的方法，包括以下步骤：
[0015]A、首先对基体粉末和辅助成分分别进行研磨预分散，使D
90
＜1um，最终二者充分地混合研磨分散，达到(D
90-D
10
)/D
50
＜1，则辅助成分与基体粉末得到充分的分散与包覆，形成均匀完整的芯-壳结构；
[0016]B、采用空气气氛排塑初步制得多层陶瓷电容器，其中高温＜300℃,保温时间≥5h；
[0017]C、采用N
2-H
2-H2O气氛对多层陶瓷电容器进行烧结，其中烧结最高温度控制在1220℃～1300℃，保温时间2h，然后降温至1100℃，保温时间≥2h。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]当在室温25℃和125℃下进行测试，室温下的绝缘电阻为10000MΩ
·
uF或更高，125℃下绝缘电阻为1000MΩ
·
uF或更高；高温寿命(40kV/mm,140℃)可达1000小时或更高；温度特性符合EIA的X7R要求；产品的介电常数高达2500或更高，介电损耗≤2.5％或更低；另外即使在高温高湿度负荷下，它依然具有良好的耐候性。
[0020]与传统方案相比，本专利技术采取合适的陶瓷组合物，通过粉末特性的控制，合适的排塑和烧结工艺，得到了微观结构致密均匀、无分层裂纹的烧结体，从而实现产品的超高高绝缘电阻和优异的高温寿命；适合在各种苛刻条件下应用，减少终端产品因发热温升而导致失效的风险；尤其是航空航天及高精密电子控制器件要求的领域，保证产品性能的稳定与高可靠性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术中粉末形貌的微观结构示意图；
[0022]图2为本专利技术中烧结瓷体的微观结构示意图；
[0023]图3为本专利技术中多层陶瓷电容器的结构示意图。
具体实施方式
[0024]请参阅图1～3，本专利技术实施例中，
[0025]一种新型介电陶瓷组合物，包括基体粉末和基于基体粉末的辅助成分；
[0026]基体粉末是Ba
m
TiO3,，其中0.995＜m＜1.030，且基体粉末的颗粒分布均匀，平均粒径≤300nm；采用固相法、草酸盐法、水热法中的任意一种方法制得；
[0027]辅助成分包含稀土氧化物、碱土金属氧化物或碳酸物、过渡金属氧化物、助烧结剂氧化物的组合物或玻璃化合物，具体如下：
[0028]稀土氧化物采用Y2O3、Ho2O3、Dy2O3、Gd2O3、Yb2O3、La2O3中的一种或两种，以100mol份的B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型介电陶瓷组合物，包括基体粉末和基于基体粉末的辅助成分，其特征在于，所述基体粉末包含Ba
m
TiO3,，其中0.995＜m＜1.030，且基体粉末的颗粒分布均匀，平均粒径≤300nm；所述辅助成分包含稀土氧化物、碱土金属氧化物或碳酸物、过渡金属氧化物、助烧结剂氧化物的组合物或玻璃化合物。2.根据权利要求1所述的一种新型介电陶瓷组合物，其特征在于，所述基体粉末采用固相法、草酸盐法、水热法中的任意一种方法制得。3.根据权利要求1所述的一种新型介电陶瓷组合物，其特征在于，所述稀土氧化物采用Y2O3、Ho2O3、Dy2O3、Gd2O3、Yb2O3、La2O3中的一种或两种，以100mol份的Ba
m
TiO3为基础，稀土氧化物的含量为0.2%～2.5%。4.根据权利要求1所述的一种新型介电陶瓷组合物，其特征在于，所述碱土金属氧化物或碳酸物包含Ba、Ca、Mg等元素，以100mol份的Ba
m
TiO3为基础，碱土金属元素的含量为0.02%～3.5%。5.根据权利要求1所述的一种新型介电陶瓷组合物，其特征在于，所述过渡金属氧化物采用Mo、V、W、Mn、Hf的氧化物或其它化合物形式等的一种或两种或三种或四种，以100mol份的Ba
m
TiO3为基础，过渡金属氧化物的含量为0.01%～1.5%。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴钰，
申请(专利权)人：元六鸿远苏州电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：