專利名稱：陶瓷介質材料及其制備方法和陶瓷電容器及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種陶瓷介質材料及陶瓷電容器。
背景技術：
具有SL溫度特性的陶瓷介質材料一般具有中低的介電常數值，在高頻時具有較低的介質損耗。這類陶瓷介質電容器在諧振回路及需要補償溫度效應的電路中使用比較廣泛。傳統的該類陶瓷介質材料經歷了從含鉛等有害元素到無鉛等有害元素的發展過程； 但在電容器電極材料的使用上，普遍使用貴金屬銀或銀合金作為電極已經是眾所周知的； 從而使得電容器的材料成本居高不下。為了降低成本，生產廠家都希望能用廉價的賤金屬 (比如銅或銅合金)來代替這種貴金屬電極。在多層陶瓷電容器的電極材料方面，用賤金屬銅或其合金作為電極材料已經被普遍使用，并且在電性能及可靠性方面不比貴金屬電極產品差。由此可見用賤金屬替代貴金屬電極材料是可行的。但另一方面，用銅或銅合金漿料進行涂覆作為電極時，為了防止電極金屬在燒制過程中被氧化而造成產品的電性能劣化，燒制電極必須在還原氣氛中進行，這就要求所用的陶瓷介質材料也必須具有抗還原性，以保證相應的電容產品在燒制賤金屬后仍具有優良的介電性能。
發明內容
本發明的目的是要提供一種具備抗還原性的、不含鉛等有害元素的環保型陶瓷介質材料，以及該種材料的制備方法，同時提供由該陶瓷介質材料實現的陶瓷電容器及其制備方法。本發明通過在固相法合成的化合物SivxCaxTihSiyO3中再加入適當比例的改性劑來達到上述目的；用本發明的陶瓷介質材料制備單片陶瓷電容器時，能用銅或銅合金作為引出電極，并具有優良的介電性能。本發明采用如下具體技術方案—種陶瓷介質材料，主要由主晶相成分和改性添加劑組成，包括微量的不可避免的雜質；以固相法合成的SrhQiJihSi^(其中0. 05彡χ彡0. 35，0. 02彡y彡0. 25)作為主晶相成分，主晶相成分和改性添加劑按質量百分比計在介質材料的組成中所占的份數分別是為 90 96%和 10 4% ；改性添加劑選自 BaO, MgO, ZrO2, Nb2O5, MnO2, Y2O3> A1203、 ZnO, B2O3> R2O3(R為Sm、Ho、Dy中的至少一種)中的四種或四種以上；改性添加劑中的各種氧化物在所述的介質材料中所占質量百分比為BaO占0 3%，Mg0占0. 05 0. 5%,ZrO2 占 0 2. 5%，Nb2O5 占 0 1%，MnO2 占 0. 05 0. 5%, Y2O3 占 0. 1 1. 5%，Al2O3 占 0 2%，ZnO 占 0 2%, B2O3 占 0 2%, R2O3 占 0. 1 2%。一種陶瓷介質材料的制備方法，包括步驟A，把SrC03、CaCO3> TiO2和SW2進行濕磨處理以混合均勻，然后用干燥設備進行干燥，在空氣氣氛爐中1150°C 1300°C的溫度范圍煅燒1. 5 5小時合成主晶相成分Sr1_xCaxTi1_ySiy03( 0· 05 彡 χ 彡 0· 35，0· 02 ^ y ^ 0. 25)； B，把步驟A合成主晶相成分SivxCaxIVySiyO3和改性添加劑按配方組成的質量比稱重，進行濕磨處理，所述的改性添加劑選自BaO、MgO、ZrO2, Nb2O5, MnO2, Y2O3> A1203、ZnO, B203、R203(R為Sm、Ho、Dy中的至少一種)中的四種或四種以上，改性添加劑中的各種氧化物在所述的介質材料中所占質量百分比為=BaO占0 3%，Mg0占0. 05 0. 5%,ZrO2占0 2. 5%, Nb2O5 占 0 1 %,MnO2 占 0. 05 0. 5%, Y2O3 占 0. 1 1. 5%, Al2O3 占 0 2%，ZnO 占0 2%，化03占0 2%，Ii2O3占0. 1 2% ；主晶相成分和改性添加劑按質量百分比計在介質材料的組成中所占的份數分別是為90 96%和10 4% ；
C，然后把步驟B粉碎好的物料進行干燥，從而獲得所述的陶瓷介質材料。進一步的，所述的步驟A的濕磨處理是把SrC03、CaC03、TiA和SW2物料置于球磨機，并加入去離子水進行濕法球磨實現。更進一步的，所述的物料與去離子水的按質量比1 1-1 1.6添加。進一步的，所述的步驟B的濕磨處理是把主晶相成分SivxCaxTihSiyO3和改性添加劑物料置于球磨機，并加入去離子水進行濕法球磨實現。更進一步的，所述的物料與去離子水的按質量比1 1-1 1.5添加。一種陶瓷電容器，至少包括1個如上所述的陶瓷介質材料構成陶瓷片和2個分別燒制和固定于該陶瓷片兩對立的表面上的電極，該陶瓷電容器具有至少260以上的介電常數。進一步的，所述的電極是涂覆銅或銅合金漿料層的電極。當然的，所述的電極也可以采用貴金屬銀或銀合金作為電極。一種陶瓷電容器的制備方法，包括步驟A，取如上所述的陶瓷介質材料粉體，按質量比加入PVA基粘合劑進行造粒、干壓成型，獲得電容器的陶瓷介質生坯；B，把步驟A的陶瓷介質生坯置于能控制氣氛的高溫爐中，在由N2、H2和H2O組成的混合氣氛中，以100°c /小時的升溫速率從常溫升到500°C保溫5小時，以燒除樣件中的粘合劑成分；C，然后以150°C/小時的升溫速率升至1180°C 1320°C，保溫2小時進行燒結，得到用于陶瓷電容器的陶瓷片；D，將步驟C的陶瓷片進行表面清潔處理后，往其兩個對立的表面均勻涂覆電極漿料；E，在氮氣的氛圍爐中升溫至900°C，保溫20分鐘進行燒制電極，即獲得所述的陶瓷電容器。進一步的，所述的步驟D的電極漿料是銅或銅合金漿料。本發明采用上述技術方案以實現一種具有抗還原的SL陶瓷電容器的陶瓷介質材料。其具有的有益效果是1.所制備的陶瓷介質粉體不含鉛等有害元素，符合環保的要求；2.陶瓷粉體具有良好的分散性、均勻性，工藝適應范圍廣；3.用于制備陶瓷電容器時，能夠在還原氣氛中燒結；4.可使用銅或銅合金作為外部引出電極，并且陶瓷電容器具有優良的介電性能；
5.相比目前使用的貴金屬銀或銀合金做引出電極的同類電容器產品，能明顯地降低產品的材料成本，為生產廠家帶來更大的利潤空間。
具體實施例方式一種陶瓷介質材料，主要由主晶相成分和改性添加劑組成，包括微量的不可避免的雜質；以固相法合成的SrhQiJihSi^(其中0. 05彡χ彡0. 35，0. 02彡y彡0. 25)作為主晶相成分，主晶相成分和改性添加劑按質量百分比計在介質材料的組成中所占的份數分別是為 90 96%和 10 4% ；改性添加劑選自 BaO, MgO, ZrO2, Nb2O5, MnO2, Y2O3> A1203、 ZnO, B2O3> R2O3(R為Sm、Ho、Dy中的至少一種)中的四種或四種以上；改性添加劑中的各種氧化物在所述的介質材料中所占質量百分比為BaO占0 3%，Mg0占0. 05 0. 5%,ZrO2 占 0 2. 5%，Nb2O5 占 0 1%，MnO2 占 0. 05 0. 5%, Y2O3 占 0. 1 1. 5%，Al2O3 占 0 2%，ZnO 占 0 2%, B2O3 占 0 2%, R2O3 占 0. 1 2%。符合如上所述的陶瓷介質材料均可以實現本發明的目的。本發明僅采用如下表1 的15個具體實施例來說明上述的陶瓷介質材料。需要指出的是這15個實施例的具體數值是用于說明和支持本發明所保護的數值范圍，而不應當僅局限這15個實施例的具體數值。表1
實施主晶:成分主晶改性添加劑(襯％) 例序 ___x、y丨取值___________
權利要求
1.一種陶瓷介質材料，主要由主晶相成分和改性添加劑組成，包括微量的不可避免的雜質；以固相法合成的SrhQiJihSiyC^ (其中0. 05彡χ彡0. 35，0. 02 ^ y ^ 0. 25)作為主晶相成分，主晶相成分和改性添加劑按質量百分比計在介質材料的組成中所占的份數分別是為 90 96%禾口 10 4% ；改性添加劑選自 BaO、MgO、ZrO2, Nb2O5, MnO2, Y2O3> A1203、ZnO, B2O3> R2O3(R為Sm、Ho、Dy中的至少一種)中的四種或四種以上；改性添加劑中的各種氧化物在所述的介質材料中所占質量百分比為BaO占0 3%，MgO占0. 05 0. 5%，ZrO2占 0 2. 5%,Nb2O5 占 0 1%,Μη02 占 0. 05 0. 5%,Y2O3 占 0. 1 1. 5%,Al2O3 占 0 2%, ZnO 占 0 2%, B2O3 占 0 2%，R2O3 占 0. 1 2%。
2.一種陶瓷介質材料的制備方法，包括步驟A，把SrC03、CaCO3> TiO2和SW2進行濕磨處理以混合均勻，然后用干燥設備進行干燥，在空氣氣氛爐中1150°C 1300°C的溫度范圍煅燒1.5 5小時合成主晶相成分 Sr1_xCaxTi1_ySiy03( 0· 05 彡 χ 彡 0· 35，0. 02 ^ y ^ 0. 25)；B，把步驟A合成主晶相成分SivxCaxTihSiyO3和改性添加劑按配方組成的質量比稱重， 進行濕磨處理，所述的改性添加劑選自BaO、MgO、ZrO2, Nb2O5, MnO2, Y2O3> A1203、ZnO, B203> R2O3 (R為Sm、Ho、Dy中的至少一種)中的四種或四種以上，改性添加劑中的各種氧化物在所述的介質材料中所占質量百分比為=BaO占0 3%，MgO占0. 05 0. 5%，ZrO2占0 2. 5%, Nb2O5 占 0 1 %,MnO2 占 0. 05 0. 5%, Y2O3 占 0. 1 1. 5%, Al2O3 占 0 2%，ZnO 占0 2%，化03占0 2%，Ii2O3占0. 1 2% ；主晶相成分和改性添加劑按質量百分比計在介質材料的組成中所占的份數分別是為90 96%和10 4% ；C，然后把步驟B粉碎好的物料進行干燥，從而獲得所述的陶瓷介質材料。
3.根據權利要求2所述的陶瓷介質材料的制備方法，其特征在于所述的步驟A的濕磨處理是把SrC03、CaC03、Ti02和SiO2物料置于球磨機，并加入去離子水進行濕法球磨實現。
4.根據權利要求3所述的陶瓷介質材料的制備方法，其特征在于所述的物料與去離子水的按質量比1 1-1 1.6添加。
5.根據權利要求2所述的陶瓷介質材料的制備方法，其特征在于所述的步驟B的濕磨處理是把主晶相成分SivxCaxTihSiyO3和改性添加劑物料置于球磨機，并加入去離子水進行濕法球磨實現。
6.根據權利要求5所述的陶瓷介質材料的制備方法，其特征在于所述的物料與去離子水的按質量比1 1-1 1.5添加。
7.—種陶瓷電容器，至少包括1個如權利要求1所述的陶瓷介質材料構成陶瓷片和2 個分別燒制和固定于該陶瓷片兩對立的表面上的電極，該陶瓷電容器具有至少260以上的介電常數。
8.根據權利要求7所述的陶瓷電容器，其特征在于所述的電極是涂覆銅或銅合金漿料層的電極。
9.一種陶瓷電容器的制備方法，包括步驟A，取如權利要求1所述的陶瓷介質材料粉體，按質量比加入PVA基粘合劑進行造粒、干壓成型，獲得電容器的陶瓷介質生坯；B，把步驟A的陶瓷介質生坯置于能控制氣氛的高溫爐中，在由隊、吐和H2O組成的混合氣氛中，以100°C /小時的升溫速率從常溫升到500°C保溫5小時，以燒除樣件中的粘合劑成分；C，然后以150°C /小時的升溫速率升至1180 1320°C，保溫2小時進行燒結，得到用于陶瓷電容器的陶瓷片；D，將步驟C的陶瓷片進行表面清潔處理后，往其兩個對立的表面均勻涂覆電極漿料； E，在氮氣的氛圍爐中升溫至900°C，保溫20分鐘進行燒制電極，即獲得所述的陶瓷電容器。
10.根據權利要求9所述的陶瓷電容器的制備方法，其特征在于所述的步驟D的電極漿料是銅或銅合金漿料。
全文摘要
本發明涉及一種陶瓷介質材料及陶瓷電容器。本發明的陶瓷介質材料及其制備方法，采用固相反應法合成的Ba1-xZnxTi1-yZryO3(其中0.001≤x≤0.10，0.005≤y≤0.10)為主晶相材料，主晶相成分按質量百分比計在介質材料的組成中所占份數為88～98％；然后加入選自CaO、MgO、Y2O3、Nb2O5、MnO2、SiO2、Al2O3、R2O3(R為Eu、Ho、Dy、Yb中的至少一種)中的三種或三種以上作為改性劑，按質量百分比計在介質材料的組成中所占份數為2～12％。按上述的組成獲得一種能夠在還原氣氛中燒結的具有Y5P溫度特性的陶瓷介質材料。同時，本發明提出利用該陶瓷介質材料制得的陶瓷電容器。
文檔編號C04B35/47GK102531579SQ201110355680
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者黃景林 申請人:廈門萬明電子有限公司