专利名称：抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料的制作方法
技术领域：
本发 明涉及抗还原介质陶瓷组合物，特别是一种能匹配Ni内电浆料作为电极层 的耐还原介质陶瓷材料，适合用于额定电压高的(额定电压高于100V以上)中高压多层 陶瓷电容器的陶瓷材料。
背景技术：
多层陶瓷电容器MLCC (Multi-layer Ceramic Capacitor)具有高比容、高可靠
性、高耐压、频率特性好等特点，是在电子信息、计算机、自动控制及通讯等领域应用 十分广泛的电子器件。随着电子设备及元器件向微型、薄层、混合集成等方向发展以及 集成电路表面安装技术的迅速发展，对高性能MLCC的需求与日俱增。高性能、小型化 与低成本是电子元器件发展的主流。近年来，开发了可使用镍、铜等廉价贱金属的多层陶瓷电容器介质陶瓷材料， 实现了大幅度的成本降低，其中Ni电极MLCC已取代常规的银-钯贵金属电极MLCC的 地位，成为了 MLCC市场的主流。随着电子电路的高密度化，对电子部件小型化的要求高，多层陶瓷电容器正在 急速地小型化和大容量化。同时，多层陶瓷电容器向着介质层薄层化方向发展，需要即 使薄层化也可维持电容器的可靠性的介质陶瓷材料。尤其是在高额定电压(额定电压大 于100V以上)下使用的中高压多层陶瓷电容器的小型化和大容量化，对构成介质层的介 质陶瓷材料的可靠性提出了非常高的要求。如果介质层薄，则由于外加直流电压时对介 质层施加的电场为强，介电常数的经时变化，即容量经时变化将会显著变大。例如日本专利特开2002-255639号公报中提出了一种介质陶瓷组合物，具须 含钛酸钡的主要成分，包含AE的氧化物(其中，AE为选自Mg、Ca、Ba以及Sr中的至 少一种)的第1副成分，包含R的氧化物(其中，R为选自Y、Dy、Ho以及&中的至 少一种)的第2副成分，相对100摩尔前述主成分，各副成分的比例为，第一副成分 0摩尔<第1副成分<0.1摩尔，第2副成分1摩尔<第2副成分<7摩。但是，此介 质陶瓷组合物的介电常数过低。而美国专利US006243254B1，US006245433B1, US006205015B1 等公开的技术 制造的X7R特性多层陶瓷电容器用的介质陶瓷材料介电系数较低(小于2000)。为了改善在直流电场下的容量经时变化，在日本特开平8-124785号公报中公开 了具有特定组合物，介质粒子的平均结晶粒径是0.45um以下的介质陶瓷组合物。但是在 该文献记载的介质陶瓷组合物中，由于介电常数过低，难以小型化、大容量化。
发明内容
本发明目的是提供一种不使其它电特性(例如，静电容量的温度特性、绝缘电 阻、绝缘电阻的加速寿命、介电损耗)恶化，并提高介电常数的介质陶瓷材料组合物。 以解决上述现有技术的不足。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是该介质陶瓷材料以钛酸钡 BamTiO3为主成份，Mn02、MgO、CaO> R1203、R2203和Re烧结助剂等作为辅助成份， 其中Rl选自Gd、Tb、Dy中至少一种；R2选自Y、Sm、Ho、Er> Yb至少一种；Re 烧结助剂选自 B203、ZnO> SiO2> Al2O3> K2O> Li2O 至少一种。本发明的介质陶瓷材料组合物满足下列关系
IOOBamTiO3 +aMnO2+bMg0+cRl2O3 +dR2203+eRe,其中以摩尔计0.99《m《1.01， 0.02<a<1.5, 0.2<b<2.5, 0.05<c<1.5, 0.05<d<1.5, 0.2《e《3.5。以上组分的优选配比为IOOBamTiO3+aMn()2+bMg0+cRl2O3+dR22O3+eRe，其 中以摩尔计0.99<m<1.01, 0.08<a<0.3, 0.7<b<1.5, 0.7<c<1.2, 0.5<d<1.2, 1.0<e<1.6o 作为优选，所述Re烧结助剂为SiO2和Al2O3的组合物。作为优选，所述介质陶瓷材料还包括辅助成份A，该辅助成份A选自W、Mo的 至少一种氧化物，其含量不超过1.0摩尔，不小于0.02摩尔。作为优选，所述介质陶瓷材料还包括辅助成份B，该辅助成份B选自V、Ta和 Nb的至少一种氧化物，其含量不超过1.0摩尔，不小于0.1摩尔。作为优选，所述辅助成份B为Nb2O5和Ta2O5的组合物。作为优选，所述介质陶瓷材料还包括辅助成份C，该该辅助成份C选自 CaZrO3> BaZrO3的至少一种化合物，其含量不超过5.0摩尔，不小于1摩尔。作为优选，所述主成份BamTiO3由草酸法生产的BamTiO3粉末提供，该BamTiO3 粉末的平均粒径为0.40 0.60um。上述介质陶瓷材料可用于制作多层陶瓷电容器，采用贱金属Ni浆为内电极浆 料，烧结温度为1200 1300°C。本发明的有益效果为以低成本的钛酸钡为主要原材料，在各种辅助成分的协 同下，通过优化配方，本发明可获得在1200 1300°C的温度下烧结的抗还原性X7R特性 介质陶瓷材料。该介质陶瓷材料适用于生产额定电压大于IOOV的中高压多层陶瓷电容 器，其室温介电常数可以控制在2500 3500之间，静电容量的温度特性好、材料均勻性 好，并且具有产品成本低，高绝缘电阻率，绝缘电阻的加速寿命高，耐电压高，可靠性 能好等特点。完全满足EIA标准X7R的性能要求。
具体实施例方式在介质陶瓷材料的基础配方中，以钛酸钡BamTiO3为主成份，Mn02、MgO、 CaO> R1203、R2203和Re等作为辅助成份，其中BamTiO3由草酸法生产的BamTiO3粉末 提供，该BamTiO3粉末的平均粒径为0.40 0.60Um。介质陶瓷材料组合物满足下列关 系
IOOBamTiO3 +aMnO2+bMg0+cRI2O3 +dR2203+eRe ；
其中Rl选自Gd、Tb、Dy中至少一种；R2选自Y、Sm、Ho、Er> Yb至少一种；Re 烧结助剂选自B203、ZnO> SiO2> Al2O3> K2O> Li2O中的一种或多种组合。并且各组分 的量为(以摩尔计)0.99<m<1.01, 0.02<a<1.5, 0.2<b<2.5, 0.05<c<1.5, 0.05<d<1.5, 0.2 粥 3.5。基于上述基础配方，以下通过实施例进一步详细说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。同时为了验证本发明配方的科学性，特设计了多个对比例。
表1:介质陶瓷材料组合物具体组分及配比
权利要求
1.一种抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料，其特征是该介质陶瓷材料包括主成 份BamTiO3,辅助成份Mn02、MgO、CaO> R1203、R2203和Re烧结助剂，其中Rl选自 Gd、Tb、Dy中至少一种；R2选自Y、Sm、Ho、Er> Yb中至少一种；Re烧结助剂选 自 B203、ZnO> SiO2> Al2O3> K2O> Li2O 中至少一种；所述介质陶瓷材料满足下列关系IOOBamTiO3 +aMnO2+bMg0+cR I2O3 +dR2203+eRe,其中以摩尔计0.99<m<1.01, 0.02<a<1.5, 0.2<b<2.5, 0.05<c<1.5, 0.05<d<1.5, 0.2<e<3.5o
2.根据权利要求1所述的抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料，其特征是所述介 质陶瓷材料配比为IOOBamTiO3+aMn()2+bMg0+cRl2O3+dR22O3+eRe，其中以摩尔计 0.99<m<1.01, 0.08<a<0.3, 0.7<b<1.5, 0.7<c<1.2, 0.5<d<1.2, 1.0《e《1.6。
3.根据权利要求1所述的抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料，其特征是所述Re 烧结助剂为SiO2和Al2O3的组合物。
4.根据权利要求2或3所述的抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料，其特征是所述 介质陶瓷材料还包括一种辅助成份A，该辅助成份A选自W、Mo的至少一种氧化物，其 含量不超过1.0摩尔，不小于0.02摩尔。
5.根据权利要求2或3所述的抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料，其特征是所述 介质陶瓷材料还包括辅助成份B，该辅助成份B选自V、Ta和Nb的至少一种氧化物，其 含量不超过1.0摩尔，不小于0.1摩尔。
6.根据权利要求5所述的抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料，其特征是所述辅助 成份B为Nb2O5和Ta2O5的组合物。
7.根据权利要求4所述的抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料，其特征是所述介质 陶瓷材料还包括辅助成份C，该辅助成份C选自CaZr03、BaZrO3的至少一种化合物，其 含量不超过5.0摩尔，不小于1.0摩尔。
8.根据权利要求5所述的抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料，其特征是所述介质 陶瓷材料还包括辅助成份C，该辅助成份C选自CaZr03、BaZrO3的至少一种化合物，其 含量不超过5.0摩尔，不小于1.0摩尔。
9.根据权利要求1所述的抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料，其特征是所述主 成份BamTiO3由草酸法生产的BamTiO3粉末提供，该BamTiO3粉末的平均粒径为0.40 0.60um。
10.权利要求1一8所述的抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料用于制作采用贱金属 Ni浆为内电极浆料的多层陶瓷电容器。
全文摘要
一种抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料，包括主成份BamTiO3，辅助成份MnO2、Mg0、CaO、R12O3、R22O3和Re烧结助剂，其中R1选自Gd、Tb、Dy中至少一种；R2选自Y、Sm、Ho、Er、Yb中至少一种；Re烧结助剂选自B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、K2O、Li2O中至少一种；该介质陶瓷材料适用于生产额定电压大于100V的中高压多层陶瓷电容器，其室温介电常数可以控制在2500～3500之间，静电容量的温度特性好、材料均匀性好，并且具有产品成本低，高绝缘电阻率，绝缘电阻的加速寿命高，耐电压高，可靠性能好等特点。完全满足EIA标准X7R的性能要求。
文档编号H01G4/12GK102020465SQ201010530760
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者杨锋, 蓝建明, 资美勇, 赵中友, 陈运姣, 黄敏 申请人:仙桃市中星电子材料有限公司, 广州聚友瓷研电子科技有限公司