专利名称：内电极浆料及用该浆料制得的陶瓷电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内电极浆料，特别是涉及以贱金属镍作为内电极的、制备片式多层陶瓷电容器所用的浆料。
本发明还涉及一种片式多层陶瓷电容器，特别是涉及一种用上述浆料制作成内电极的片式多层陶瓷电容器。
背景技术：
随着IT、3C(通讯，电子整机，计算机)等产业的技术提升及发展，对多层陶瓷片式电容器要求越来越趋向于小型化、大容量化、高可靠性及低生产成本的方向发展，现有的电容器内电极浆料组成包括贵金属粉体、陶瓷添加剂和有机载体。浆料中的各组分掺混后再经三辊轧机等设备均匀分散而制得。
片式多层陶瓷电容器的的生产过程为瓷粉烘料、瓷浆配料、制备陶瓷浆料、流延成膜、丝网叠层印刷成型、干燥、层压、切割、排胶、烧成、倒角、封端、烧端、电镀、测试分选、包装、入库，其中贵金属内电极浆料是通过丝网印刷的叠印方式而形成，再通过1000-1200℃共烧形成有内电极的陶瓷坯体。在该共烧过程中，形成内电极的导电粉体的熔点必须不能低于陶瓷的烧结温度。如果导电粉体的熔点低于陶瓷的烧结温度导电粉体就会产生飞银或熔化的现象，会导致陶瓷坯体开裂、分层等不良现象。另外，随着陶瓷层厚度的减小，内电极层的厚度也必须减小，因此，电极浆料中所用的导电粉体的粒度必须进一步减小，然而，当导电粉体的粒度进一步减小时，由于烧制期间导电粉体烧结引起内电极收缩在更低的温度下发生，更容易产生飞银或熔化的现象，并因此而可能发生陶瓷坯体的开裂、分层等问题。另外，现有电容器内电极浆料的材料十分昂贵，生产成本较高。
中国专利申请01122368.5中公开了一种制备陶瓷电容器内电极的导电浆料，该导电浆料含有镍的导电粉末、有机载体、化合物A和化合物B，其中，化合物A是选自于钙和/或镁的有机酸金属盐、氧化物粉末、金属有机配盐和/或醇盐中的至少一种物质，化合物B是含钛和/或锆的、具有可水解的反应性基团的化合物；这种导电浆料的优点是可以提高层压陶瓷电子部件的耐热骤变性和耐湿度载荷性。
中国专利申请01122370.7中也公开了一种制备陶瓷电容器内电极的导电浆料，该导电浆料与01122368.5中的导电浆料基本相同，也是含有镍的导电粉末、有机载体、化合物A和化合物B，其中，化合物A是选自于钙和/或镁的有机酸金属盐、氧化物粉末、金属有机配盐和/或醇盐中的至少一种物质，但其所用的化合物B不同，为含铝和/或硅的、具有可水解的反应性基团的化合物；其导电浆也是为了提高层压陶瓷电子部件的耐热骤变性和耐湿度载荷性。
但是，上述两篇专利申请的缺陷是，化合物A和化合物B均是比较昂贵的材料，尤其是化合物B；这会大大地限制这类导电浆料在工业上的大规模使用。
发明内容
针对以上导电浆料在烧结时以及在制成电容器的过程中陶瓷体的开裂问题及生产成本问题，本发明提供了一种采用贱金属镍粉粉体的内电极浆料，该浆料既不会对陶瓷产生影响，又能有效降低产品的生产成本。
本发明的另一目的是提供一种片式多层陶瓷电容器，该电容器的内电极采用上述导电浆料制得，其电性能优异、可靠性高、小型化而且容量大。
本发明的贱金属镍内电极浆料包括镍粉、陶瓷添加剂、有机载体，按重量百分比计为镍粉35-55％，陶瓷添加剂2-20％，有机载体35％-65％。其中，所谓的陶瓷添加剂是指与多层陶瓷电容器中陶瓷层物质的性质相同或相近的一类物质，如金属氧化物及其合成物。内电极浆料中陶瓷添加剂的存在，可以改善内电极层与陶瓷层的结合力，防止多层陶瓷电容器出现分层现象。但其在内电极浆料中的含量很重要，如果含量太低，那么其对于内电极层与陶瓷层结合力的改善作用太低，如果含量太高，就可能破坏内电极层本身的导电性能，形成不连续的内电极层。因而，本发明中，陶瓷添加剂的重量百分含量一般控制在2-20％之间。
对于本发明，优选的陶瓷添加剂是TiO2、CaCO3、BaO、SiO2、Bi2O3、Cr2O3、ZrO2、BaTi0.8Zr0.2O3、BaTiO3、CrZrO3、CaZrO3中的一种或几种，也可以是其中几种的合成物，更优选的是BaTi0.8Zr0.2O3、BaTiO3和CaZrO3中的一种或几种。
本发明的内电极浆料中，大部分的金属镍粉的粒径控制在0.05μm以上、2μm以下；如果金属镍粉的粒径过小，则容易发生脱层现象，因为在焙烧期间，镍粉粉末的粒径越小，越容易在较低的温度下引起粉末的烧结，从而引起内电极的收缩；如果金属镍粉的粒径过大，则不利于减低内电极的层厚度，从而不利于多层陶瓷电容器的小型化。
有机载体包括树脂及有机溶剂。一般来说，树脂占整个有机载体重量的1％-30％，优选3％-18％。加入树脂目的之一是使内电极浆料具有合适的流变性能及触变性能，以满足片式电容器的生产过程中的工艺要求，同时也可防止或减少内电极浆料在轧制过程中粘度的提高，改善其加工性；加入树脂的另一目的是改善金属镍粉之间以及与陶瓷物质之间的粘合力，从而改善内电极层与陶瓷层之间的粘合力。适当的树脂可以是纤维素醚，例如甲基纤维素(MC)、乙基纤维素(EC)、羟丙基纤维素(HPC)(包括高取代羟丙基纤维素和低取代羟丙基纤维素)、羧甲基纤维素(CMC)、羧丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等，也可以是这些纤维素醚的改性物。
本发明内电极浆料中所用的有机溶剂可以是酯类溶剂，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯等，还可以是醇类溶剂，如己醇、松油醇等，也可以是芳香烃类溶剂等，当然还可以是上述溶剂的混合物。
另一方面，本发明还提供了一种片式多层陶瓷电容器，该陶瓷电容器包括陶瓷层、内电极层与端电极，其中所述的内电极层是用上述浆料制作而成，其烧后厚度一般在0.6-2μm之间，整个陶瓷电容器中内电极层的层数一般为80-1000层。陶瓷层中的主要成分则可以是BaTiO3；端电极可以使用铜或者铜合金。
本发明由于采用贱金属镍内电极浆料，其烧结温度范围宽及烧结温度高，能够避免了在与陶瓷体共烧过程中对陶瓷体产生影响，能够生产出电性能优异、高可靠性、小型化、大容量的产品。另外，现有的贵金属内电极浆料价格比高，对生产带来一定程度的限制，而贱金属镍内电极浆料对节约能源也是很有利的，可以有效降低片式电容器的生产成本。采用贱金属镍内电极浆料制成的多层片式陶瓷电容器烧结后及电镀后外观良好，及其等性能均满足使用要求。以下分别是采用贵金属内电极浆料与贱金属镍内电极浆料制成的片式电容器进行的性能比较，见表1。
表1
具体实施方式
本发明中涉及的贱金属镍内电极浆料及片式多层陶瓷电容器与现有技术相比，生产过程相同。不同点主要是在生产片式电容器过程中镍内电极浆料需要在保护气氛(例如氮气)下烧结，能在≤1450℃高温烧结条件下与陶瓷体BaTiO3共烧，其它工艺要求一致。即贱金属镍内电极浆料采用丝网印刷叠印方式，端电极浆料采用浸渍涂敷方式来完成即可。
本发明将镍粉、陶瓷添加剂、树脂(此处为乙基纤维素)、有机溶剂按表2中的重量百分比混合，并用三辊研磨机充分研磨，来制得内电极浆料。
表2
注用(*)标号的样品在本发明范围之外。
在按上述配方制得浆料，再通过现有的片式多层陶瓷电容器制作工艺制成电容器，并检验其性能，见表3。
表3
权利要求
1.一种制备陶瓷电容器内电极用的内电极浆料，其包括金属镍粉、陶瓷添加剂和有机载体，其特征在于以重量百分比计，金属镍粉的含量为35-55％，陶瓷添加剂的含量为2-20％，有机载体的含量为35％-65％。
2.如权利要求1所述的内电极浆料，其特征在于所述的陶瓷添加剂为TiO2、CaCO3、BaO、SiO2、Bi2O3、Cr2O3、ZrO2、BaTi0.8Zr0.2O3、BaTiO3、CrZrO3、CaZrO3中的一种物质或几种物质的混合物或其中几种物质的合成物。
3.如权利要求1或2所述的内电极浆料，其特征在于所述的陶瓷添加剂是BaTi0.8Zr0.2O3、BaTiO3和CaZrO3中的一种或几种物质。
4.如权利要求1所述的内电极浆料，其特征在于所述的金属镍粉的粒径在0.05-2μm之间。
5.如权利要求1所述的内电极浆料，其特征在于所述的有机载体包括树脂和有机溶剂。
6.如权利要求5所述的内电极浆料，其特征在于所述的有机溶剂为酯类溶剂、醇类溶剂和/或芳香烃类溶剂。
7.如权利要求5或6所述的内电极浆料，其特征在于所述的树脂是纤维素醚类物质。
8.一种片式多层陶瓷电容器，包括陶瓷层、内电极层与端电极，其特征在于所述的内电极层是采用权利要求1-7中之一所述的内电极层浆料制得的。
9.如权利要求8所述的电容器，其特征在于所述的内电极层的烧后厚度为0.6-2μm，层数为80-1000层。
10.如权利要求8所述的电容器，其特征在于所述的陶瓷层的主要成分是BaTiO3。
全文摘要
本发明涉及一种片式多层陶瓷电容器用内电极浆料及其用该种浆料制得的陶瓷电容器，其中所述的内电极浆料包括镍金属粉，陶瓷添加剂，有机载体，其按重量百分比计为镍粉35－55％；陶瓷添加剂2－20％；有机载体35％－65％。用该浆料制作的陶瓷电容器可解决陶瓷体的开裂问题及生产成本问题，浆料烧结时需要在保护气氛进行，能在≤1450℃高温烧结不熔化，而不会对陶瓷产生影响，能有效降低产品的生产成本，生产出电性能优异、高可靠性、小型化、大容量的产品。
文档编号H01G4/30GK1598982SQ0314686
公开日2005年3月23日 申请日期2003年9月18日 优先权日2003年9月18日
发明者孟淑媛, 黄耀浩, 江志坚, 梁世雄, 何健华 申请人:广东风华高新科技集团有限公司