一种高机械强度电容器及其制备方法与流程

本发明涉及电容器技术领域，尤其涉及一种高机械强度电容器及其制备方法。

背景技术：

开发具高强度的电容器，其中，粉末材料以钛酸钡为主粉材料，由于固相合成法，若要达到粉体粒径较为集中往往不容易造成，受固相合成法的工艺技术影响导致做出来的晶片经sem拍摄下有明显不均匀的晶粒产生。因此若要突破能够突破此传统工艺技术，达到粒径均匀的粉体，要做特别的调整或增加其气流式集尘机，包刮烧结致密度提高，才有办法达到提升机械强度的特性。

电容器中的粉体选用要求相当重要，由于过去多数厂商都只有专注用于球磨机、珠磨机研磨其粒径大小，对于d10与d90并没有特别要求，制作出电容器在机械强度表现并未突出，而主要原因在与陶瓷粉体末由于没有经过均匀细化，烧结后导致晶粒有大小不均极为明显，及致密度无法提高，使的破坏电压表现一般，因而多数的陶瓷粉体体主要注重于d50的控制，并未对d10与d90加以看待，导致其多数电容器在机械强度与破坏电压的提升有限。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的粉体粒径较为集中往往不容易造成、晶片经sem拍摄下有明显不均匀的晶粒产生的缺点，而提出的一种高机械强度电容器及其制备方法，大幅提高其抗折强度、扳弯系数。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高机械强度电容器，包括陶瓷介质层、内电极和端头；所述陶瓷介质层的两侧对称设置有端头；陶瓷介质层的内部内交替设置有内电极。

一种高机械强度电容器的制备方法，步骤为：

第一步：陶瓷粉体本身通过大中小的锆球搭配比例及水料比添加加速研磨速度研磨，其中大中小比例为0.5:1:1.5，水料比为1：1，研磨速度500rpm/1min研磨，将粒径控制于≦0.4μm；

第二步：通过除铁过筛动作将材料研磨时金属碎屑产生的铁杂质过滤掉；

第三步：浆料经过筛后进入离心喷物干燥机烘干，将浆料经干燥机雾化后去除水份，留下干粉；

第四步：通过气流式集尘机，将d10、d50、d90的粒径分布变得集中，在d10的表现小于d50两倍；

第五步：搭配电容器的制作过程，其生胚厚度5.0μm±0.5μm；

第六步：生胚的堆叠在厚度较薄可堆叠多层情况，在高强度的面压力施加>15000psi，使胚体达到坚固的状态制成陶瓷介质层；

第七步：将陶瓷介质层、内电极和端头利用mlcc的制程制作高机械强度电容器。

优选的，所述陶瓷粒径细化后，bet比表面积提高，烧结温度相对降低，并在晶体致密程度有大幅的提升。

优选的，机械强度的提升为陶瓷粉体制作的7-10％成长，破坏电压亦有3-5％的提升。

优选的，所述粒度分析仪鉴别出陶瓷粉体的d90为0.8μm，d50为0.4μm±0.05μm，d10为0.2μm。

优选的，所述改变粉体粒径后陶瓷粉体的介电常数k为3300-3500，损耗系数df为≦0.6%，以ba与ti为主的材料，具高介电常数与具备低损耗。

优选的，所述陶瓷粉体可制作5.0μm±0.5μm且烧结条件为1300℃的薄带。

优选的，所述陶瓷粉体制作出电容器，容值cp达到50-150nf，并且损失系数df为0.7%。

优选的，所述陶瓷粉体制作出电容器，破坏电压达到每单位70vdc。

优选的，所述陶瓷粉体制作出电容器，抗折强度较现有技术提高7~10%，扳弯系数部分较现有技术所做的电容器提高5-7%。

本发明的有益效果：1、本发明可大幅提高其机械强度、并由于结构上的增强促使电气特性的破坏电压亦有高水准表现，实现了一种提高电容器机械强度的方式；

2、陶瓷粉体以ba与ti为主的材料，k为3300-3500、损耗系数df为≦0.6%，由于此种材料具高介电常数与具备低损耗，因此选用此材料提高其机械强度，对后续的应用范围具有扩大的空间；

3、发明采用改变其粒径大小并筛选粒径集中的粉体，前段研磨主要将粒径的d50控制于0.40μm±0.05μm，其目的为降低粉体的粒径，后续的加工亦为本发明专利的主轴为控制d10与d90分布，采用气流式集尘机去除过大或过小的粉体，筛选大小相近的粒径，由于经过两种机器加工后，经瓷片烧结验证后可看到致密度提高，另外此粒径集中的粉末可有效填补烧结产生的孔隙度，则烧结密度大幅提高，孔隙率经由电子显微镜拍摄计算，从原本较粗的粒径约90-92％提升到96-98％，因而达到最佳致密性；

4、采用改善后的粉体制作出5.0μm±0.5μm的胚带，后续制作相同尺寸1206的电容器再进行两者粉体所制作出电容器的机械强度比较，在改善后的粉体机械强度有7-10％提升，破坏电压亦有3-5％提升，并在容值表现约在50-150nf的高容并高机械强度的电容材料。

附图说明

图1为本发明高机械强度电容器的表面结构图。

图2为本发明高机械强度电容器的断面结构图；

图3为本发明高机械强度电容器的陶瓷粉体改善后粒径图；

图4为本发明高机械强度电容器的陶瓷粉体改善前粒径图。

附图标记说明：1陶瓷介质层、2内电极、3端头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

对比例一

高机械强度电容器，包括陶瓷介质层1、内电极2和端头3；所述陶瓷介质层1的两侧对称设置有端头3；陶瓷介质层1的内部内交替设置有内电极2。

高机械强度电容器的制备方法，步骤为：

第一步：通过气流式集尘机，将d10、d50、d90的粒径分布变得集中，d90为1.7μm，d50为0.9μm，d10为0.08μm；

第二步：将陶瓷介质层1、内电极2和端头3利用mlcc的制程制作高机械强度电容器。

所述陶瓷粉体的损耗系数df为=1.2%，破坏电压达到每单位40vdc。抗折强度19.25kgf，扳弯系数部2.25kgf。

对比例二

高机械强度电容器，包括陶瓷介质层1、内电极2和端头3；所述陶瓷介质层1的两侧对称设置有端头3；陶瓷介质层1的内部内交替设置有内电极2。

高机械强度电容器的制备方法，步骤为：

第一步：通过气流式集尘机，将d10、d50、d90的粒径分布变得集中，d90为1.5μm，d50为0.7μm，d10为0.05μm；

第二步：将陶瓷介质层1、内电极2和端头3利用mlcc的制程制作高机械强度电容器。

所述陶瓷粉体的损耗系数df为=1.2%，破坏电压达到每单位46vdc。抗折强度19.97kgf，扳弯系数部2.301kgf。

对比例三

高机械强度电容器，包括陶瓷介质层1、内电极2和端头3；所述陶瓷介质层1的两侧对称设置有端头3；陶瓷介质层1的内部内交替设置有内电极2。

高机械强度电容器的制备方法，步骤为：

第一步：通过气流式集尘机，将d10、d50、d90的粒径分布变得集中，d90为1.4μm，d50为0.6μm，d10为0.04μm；

第二步：将陶瓷介质层1、内电极2和端头3利用mlcc的制程制作高机械强度电容器。

所述陶瓷粉体的损耗系数df为=1.1%，破坏电压达到每单位55vdc。抗折强度20.45kgf，扳弯系数部2.368kgf。

实施例一

如图1-4所示，高机械强度电容器，包括陶瓷介质层1、内电极2和端头3；所述陶瓷介质层1的两侧对称设置有端头3；陶瓷介质层1的内部内交替设置有内电极2。

高机械强度电容器的制备方法，步骤为：

第一步：陶瓷粉体本身通过大中小的锆球搭配比例及水料比添加加速研磨速度研磨，其中大中小比例为0.5:1:1.5，水料比为1：1，研磨速度500rpm/1min研磨，将粒径控制于≦0.4μm；

第二步：通过除铁过筛动作将材料研磨时金属碎屑产生的铁杂质过滤掉；

第三步：浆料经过筛后进入离心喷物干燥机烘干，将浆料经干燥机雾化后去除水份，留下干粉；

第四步：通过气流式集尘机，将d10、d50、d90的粒径分布变得集中，在d10的表现小于d50两倍；

第五步：搭配电容器的制作过程，其生胚厚度5.0μm±0.5μm；

第六步：生胚的堆叠在厚度较薄可堆叠多层情况，在高强度的面压力施加>15000psi，使胚体达到坚固的状态制成陶瓷介质层1；

第七步：将陶瓷介质层1、内电极2和端头3利用mlcc的制程制作高机械强度电容器。

所述陶瓷粒径细化后，bet比表面积提高，烧结温度相对降低，并在晶体致密程度有大幅的提升。

机械强度的提升为陶瓷粉体制作的7-10％成长，破坏电压亦有3-5％的提升。

所述粒度分析仪鉴别出陶瓷粉体的d90为0.8μm，d50为0.4μmμm，d10为0.2μm。

所述改变粉体粒径后陶瓷粉体的介电常数k为3300-3500，损耗系数df为≦0.7%，以ba与ti为主的材料，具高介电常数与具备低损耗。

所述陶瓷粉体制作5.0μm±0.5μm且烧结条件为1300℃的薄带。

所述陶瓷粉体制作出电容器，容值cp达到50-150nf，并且损失系数df为0.7%。

所述陶瓷粉体制作出电容器，破坏电压达到每单位70vdc。

所述陶瓷粉体制作出电容器，抗折强度21.18kgf较现有技术提高7~10%，扳弯系数部分为2.408kgf较现有技术所做的电容器提高5-7%。

下表为制作电容器改善前后的比较：

上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。