一种中低温MLCC电容陶瓷的制备方法与流程

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种中低温MLCC电容陶瓷的制备方法。

背景技术：

电子元器件是电子信息产业的基石，随着电子信息技术的高速发展，电子元器件产业也随之迅猛发展，多层陶瓷电容器(Multilayer Ceramic Capacitor，简称MLCC)是应用最广泛的一类电子元器件。多层陶瓷电容器是通过陶瓷电介质和金属内电极交替堆叠并共烧而成，两个相邻的内电极构成一个平板电容，一个MLCC就相当于若干个这样的平板电容器并联。通过流延工艺制备MLCC的生产流程包括浆料制备、流延、丝网印刷、层压、切割、排胶、烧结、倒角、烧端以及测试等步骤。

20世纪90年代以来，全球MLCC市场需求不断增长，由于MLCC相比于其他电容器具有体积小、价格低、等效串联电阻小、高频特性好等优点，目前已经成为电容器市场中最主流的产品，同时MLCC对其他类型的电容器的替代作用也日趋明显。

未来MLCC不断向微型化、大容量化、高可靠性和低成本方向发展。小型化、大容量的发展需求使得介质层数在不断增加的同时，介质层的厚度也在不断减薄。目前国际上最薄的MLCC介质层已达到1um左右。另外，MLCC电容也在向着低成本方向发展，更低成本的贱金属电极得到快速发展，这就要求降低制备介质陶瓷时的烧结温度来匹配廉价金属电极，实现中低温烧结。

MLCC的发展从技术上对陶瓷粉体提出了高纯超细的要求，同时要满足较低的烧结温度。目前钛酸钡粉体的制备方法主要有固相合成法、液相合成法等。固相法中最常用的主要是高温锻烧合成法，其合成煅烧温度高，会产生粒径大且分布范围宽、团聚严重的粉体；而且由于球磨混合的不均匀会导致得到的粉体存在化学组成不均匀、杂质含量高等缺点；此外较长的球磨时间和较高的煅烧温度，耗时耗能也非常严重。液相法最常用的主要包括溶胶-凝胶法、水热法及沉淀法三种。水热法是将含有钛源的Ba(OH)2水溶液进行水热处理，以形成结晶度高、纯度高和尺寸分布均匀的粉体，该方法得到的粉体无需高温煅烧处理，避免了晶粒长大、缺陷的形成和杂质的引入，具有较高的烧结活性；沉淀法一般是调节有机前驱体溶液的pH值，在碱性环境下发生沉淀，对沉淀进行低温热处理得到所需粉体；溶胶-凝胶法则是通过利用钛的有机醇盐水解形成溶胶，进一步加热后形成钛酸钡前驱体凝胶，然后将干燥后的干凝胶粉在一定的温度煅烧处理即可得到钛酸钡粉体。尽管得到的粉体具有形貌分布均匀、反应活性高及粒度分布窄等优点，但是其技术要求比较高，合成条件比较苛刻。

技术实现要素：

本发明的目的是为了满足MLCC微型化、大容量化、高可靠性和低成本的需求，从而提出的一种中低温MLCC电容陶瓷的制备方法，具体实施步骤：

(1)将配好的陶瓷原料放入翻转混料机中，混合2～7h，使其充分混合；

(2)将混合均匀的原料高温熔融成玻璃液，并每间隔半小时搅拌一次熔融液；

(3)将高温熔融液均匀分散的倒入到25℃的去离子水中，得到玻璃碎渣；

(4)将玻璃碎渣烘干；

(5)将玻璃碎渣、乙醇一起放入球磨罐中球磨；

(6)将球磨罐在70℃的烘箱中烘12～18h，然后将磨料过200目的筛子，制得所需粉体；

(7)将粉体烧结，制得陶瓷样片。

步骤(2)中，原料的熔融温度为1300～1450℃，保温时间为2～5h。

步骤(4)中，烘干温度为110～120℃，时间为12～16h。

步骤(5)中，球磨速率为50～200r/min，球磨时间为8～24h。

步骤(5)中，球磨方式采用行星球磨或者高能球磨，球磨后玻璃粉体粒度为1～5μm。

步骤(5)中，球磨时球、玻璃碎渣和乙醇的质量比为球：玻璃渣：乙醇＝0.95：0.3：0.2。

步骤(7)中，烧结的陶瓷样品析出陶瓷相为铌酸盐相或钛酸盐相，剩余玻璃相为二氧化硅玻璃相或氧化硼玻璃相。

本发明的有益效果：制备陶瓷粉料，制备周期短，工艺简单，烧结温度低，得到粉体成分均匀。

附图说明

图1：实施例1所得粉体的扫描电镜照片。

图2：实施例2所得粉体的扫描电镜照片。

图3：实施例1中1100℃烧结陶瓷片的容量变化率。

图4：实施例2中1100℃烧结陶瓷片的容量变化率。

具体实施方式

本发明提出了一种中低温MLCC电容陶瓷的制备方法，下面结合具体的实施例与附图对其做进一步说明。

实施例1

1)配料、将原料混合均匀

以分析纯BaCO3、SiO2、Nb2O5、PbO、TiO2、SrCO3为原料，按照摩尔比为0.2:1:1.2:0.6:0.5:1进行配料，利用翻转混料机混合3h。

2)将原料高温熔融、水淬成玻璃渣

将混合均匀的原料在1450℃的高温下保温3h，每间隔半小时搅拌一次，将熔融液均匀分散的倒入去离子水中进行水淬，制得玻璃碎渣。

3)将玻璃渣球磨、烘干

在110℃的烘箱中，烘干玻璃碎渣，时间为8h；通过球磨工艺将玻璃碎渣破碎。球磨机的转速为200r/min，球磨时间为8h，球磨时球、玻璃碎渣和乙醇的质量分别为950g、300g、200g。然后将球磨后浆料在70℃的烘箱中烘12h，用200目的筛子过筛，制得所需粉体。通过扫描电镜(Hitachi S4800，放大倍数为1K倍)，观察粉体微观形貌，如图1所示，样品晶粒尺寸分布在1～5um。

4)烧结粉体，制备样品

将制备好的粉体经过造粒、单轴加压、冷等静压(压制压力为200MPa)压制成直径为20mm，厚度为2mm的试样，在空气气氛中，选择1050℃、1075℃、1100℃、1125℃烧结1h，在烧结过程中，样品的致密化和析出陶瓷相先后完成，制得陶瓷样品。

将烧成的陶瓷圆片上下两面被银，烧制银电极，测试其介电性能，如表1所示。

表1不同烧结温度所制陶瓷圆片的介电性能

对1100℃烧结的陶瓷圆片测试其电容值-温度曲线，如图3所示，在-40℃～80℃温度范围内，△C/C≤17％。

实施例2

1)配料、将原料混合均匀

以市售的分析纯SiO2、Nb2O5、PbSi、NaCO3、SrCO3、Gd2O3为原料，按照摩尔比为1:0.9:0.25:0.5:0.3:0.06进行配料，利用翻转混料机混合3h。

2)将原料高温熔融、水淬成玻璃渣

将混合均匀的原料在1420℃的高温下保温3h，每间隔半小时搅拌一次，将熔融液均匀分散的倒入去离子水中进行水淬，制得玻璃碎渣。

3)将玻璃渣球磨、烘干

在110℃的烘箱中，烘干玻璃碎渣，时间为8h；通过球磨工艺将玻璃碎渣破碎。球磨机的转速为200r/min，球磨时间为8h，球磨时球、玻璃碎渣和乙醇的质量分别为950g、300g、200g。然后将球磨后浆料在70℃的烘箱中烘12h，用200目的筛子过筛，制得所需粉体。通过扫描电镜(HitachiS4800，放大倍数为1K倍)，观察粉体微观形貌，如图2所示，样品晶粒尺寸分布在1～5um。

4)烧结粉体，制备样品

将制备好的粉体经过造粒、单轴加压、冷等静压(压制压力为200MPa)压制成直径为20mm，厚度为2mm的试样，空气气氛中，选择1050℃、1075℃、1100℃、1125℃烧结1h，制得陶瓷样品。

将烧成的陶瓷圆片上下两面被银，烧制银电极，测试其介电性能，如表2所示。

表2不同烧结温度所制陶瓷圆片的介电性能

对1100℃烧结的陶瓷圆片测试其电容值-温度曲线，如图4所示，在-40℃～80℃温度范围内，△C/C≤5％。