微波陶瓷材料、多層陶瓷電容器及制備該電容器的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電容器領(lǐng)域，提供一種微波陶瓷材料，采用該微波陶瓷材料制作的多層陶瓷電容器，以及該電容器的制備方法，所述的陶瓷包括預(yù)燒粉體A和B，A與B的摩爾比為0.95～0.05；其中：A的配方按質(zhì)量比計(jì)為：CaCO325～40；Nd2O320～40；TiO230～40；B配方按質(zhì)量比計(jì)為：Mg(CO3)4·Mg(OH)2·5H2O70～80；ZnO1～5；TiO215～25；所述的電容器中的介質(zhì)層采用該微波陶瓷材料制作而成；通過(guò)優(yōu)化微波陶瓷材料的配方，使陶瓷材料在800-1000℃下與Ag/Pd進(jìn)行燒結(jié)，使用溫度范圍為-55～125℃，介電常數(shù)ε=15～20；介電損耗tanδ≤5×10-4，絕緣電阻IR≥10G，直流擊穿電壓≥10kV/mm，溫度系數(shù)(0±30)ppm/℃。
【專利說(shuō)明】微波陶瓷材料、多層陶瓷電容器及制備該電容器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電容器領(lǐng)域，尤其是涉及一種微波陶瓷材料、低溫?zé)Y(jié)的低介電常數(shù)高Q值的多層陶瓷電容器及制備該電容器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷電容器的主流產(chǎn)品是多層陶瓷電容器(MLCC)，隨著電子設(shè)備向小型化、高頻化發(fā)展，高Q值微波陶瓷電容器與MLCC相比具有較低的串聯(lián)等效電阻、高的品質(zhì)因數(shù)和高的可靠性，更能滿足微波和毫米波頻段電子線路的苛刻要求，可廣泛適用于微波集成電路(MIC)、微波單片集成電路(麗1C)，實(shí)現(xiàn)隔斷直流、RF旁路、有源旁路、濾波、阻抗匹配和共面波導(dǎo)等功能。
[0003]低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷主要是指介電常數(shù)在O~40的一類介電陶瓷，它們?cè)诤芨叩奈⒉l率下具有極低的介電損耗，具有高的Q值，主要在移動(dòng)通信基站、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域用作諧振器、振蕩器和濾波器等。低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料雖然具有優(yōu)異的微波性能，但是材料的燒成溫度較高，一般為1300°C以上，無(wú)法使用低熔點(diǎn)的Ag (960°C)或Cu(1064°C )等低成本內(nèi)電極材料共燒，研究和開(kāi)發(fā)能與Ag或Cu低溫共燒的微波介質(zhì)陶瓷材料及其片式多層微波陶瓷器件，己經(jīng)成為一項(xiàng)緊迫而又意義重大的研究任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種微波陶瓷材料及其多層陶瓷電容器，該微波陶瓷材料可以在800-1000°C下與Ag/Pd進(jìn)行燒結(jié)，制得的電容器的介電常數(shù)在15-20之間。
[0005]本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供一種多層陶瓷電容器的制備方法，該方法簡(jiǎn)單，容易操作，且能制作出性能`優(yōu)良低介電常數(shù)高Q值的多層陶瓷電容器。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種微波陶瓷材料，包括預(yù)燒粉體A和B，A與B的摩爾比為0.95~0.05 ;其中:
[0007]A的配方按質(zhì)量比計(jì)為:
[0008]CaCO3 25 ~40
[0009]Nd2O3 20 ~40
[0010]TiO2 30 ~40;
[0011]B配方按質(zhì)量比計(jì)為:
[0012]Mg (CO3) 4.Mg (OH) 2.5H20 70 ~80
[0013]ZnOI ~5
[0014]TiO215 ~25。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案是:所述的配方中:
[0016]A的配方按質(zhì)量比計(jì)為:
[0017]CaCO3 26.73 ~38.37[0018]Nd2O3 22.86 ~38.30
[0019]TiO2 34.97 ~38.77;
[0020]B配方按質(zhì)量比計(jì)為:[0021 ] Mg (CO3) 4.Mg (OH) 2.5H20 73.76 ~79.26
[0022]ZnO1.00 ~4.44
[0023]TiO219.73 ~21.80。。
[0024]本發(fā)明還提供一種微波陶瓷電容器，包括若干內(nèi)電極，每一內(nèi)電極之間的介質(zhì)層，以及端電極，其中:所述的介質(zhì)層采用權(quán)利要求1所述的微波陶瓷材料制作而成。
[0025]本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案是:所述的內(nèi)電極是由Ag:Pd=9:l質(zhì)量比組成。
[0026]本發(fā)明還提供一種微波陶瓷電容器的制備方法，包括以下步驟:
[0027]A、先將預(yù)燒粉體A和B按權(quán)利要求1的配方分別在球磨機(jī)內(nèi)混合10~20小時(shí)，烘干，分別在1100~1200°C下煅燒2-3小時(shí)；
[0028]B、再將預(yù)燒粉體A和B按摩爾比為0.95:005進(jìn)行配制，在1200~1300°C下煅燒2~4h，磨細(xì)后成為瓷粉；
[0029]C、將煅燒后的瓷粉進(jìn)行流延，再通過(guò)絲網(wǎng)印刷制作包括多個(gè)內(nèi)電極及介質(zhì)層膜片，再進(jìn)行切割為單個(gè)陶瓷電容生壞芯片；
[0030]D、將上述生坯芯片在空氣中排膠后，在875~975°C溫度下保溫2.5~4h，得到致密的共燒瓷體；
[0031]E、在瓷體兩端進(jìn)行封端電極，得到微波陶瓷電容器。
[0032]上述方法中的步驟C中，煅燒后粉體加入質(zhì)量比為3~5%的助燒劑。
[0033]上述方法中的助燒劑是ZnO、B2O3> SiO2中的一種或兩種組成。
[0034]上述方法中的內(nèi)電極為Ag:Pd=9:1的漿料制作而成。
[0035]上述方法中，助燒劑是將Zn0、B203、Si02粉末按一定配比混合后在1300~1500°C下熔融為玻璃液，將熔融的玻璃液體倒入去離子水中成為玻璃渣，將玻璃渣在450°C下退火lh，冷卻至室溫后再研磨成粒度為I~IOym的玻璃粉末。
[0036]上述方法中的排膠溫度為150~450°C，排膠時(shí)間為15~35h。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，通過(guò)優(yōu)化微波陶瓷材料的配方，使陶瓷材料在800-1000°C下與Ag/Pd進(jìn)行燒結(jié)，使用溫度范圍為-55~125°C，介電常數(shù)ε =15~20 ;介電損耗tanS ≤ 5X10-4，絕緣電阻IR≥10G，直流擊穿電壓≥10kV/mm，溫度系數(shù)(0±30)ppm/°C。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0039]圖1是本實(shí)施例多層微波陶瓷電容器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2是本實(shí)施例多層微波陶瓷電容器的制作工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041 ] 現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例提供一種微波陶瓷材料，包括預(yù)燒粉體A和B，A與B的摩爾比為0.95~0.05 ;其中:A的配方按質(zhì)量比計(jì)為:CaC0325~40 ；Nd20320~40 ；Ti0230~40 ;B配方按質(zhì)量比計(jì)為=Mg(CO3)4.Mg(OH)2.5H2070 ~80 ；Zn01 ~5 ；Ti0215 ~25。
[0043]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)上述微波陶瓷材料制作的電容器包括若干內(nèi)電極1，每一內(nèi)電極之間的介質(zhì)層2，以及端電極3，所述的內(nèi)電極是由Ag:Pd=9:1質(zhì)量比組成，所述的端電極采用銀制作而成，介質(zhì)層采用上述微波陶瓷材料制作而成。為了使電容器焊接于P C B板上，方便于后續(xù)工藝的使用，所述端電極3上還鍍有錫層4和鎳層5。
[0044]如圖2所述，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種微波陶瓷電容器的制備方法，包括以下步驟:
[0045]A、先將預(yù)燒粉體A和B按權(quán)利要求1的配方分別在球磨機(jī)內(nèi)混合10~20小時(shí)，烘干，分別在1100~1200°C下煅燒2-3小時(shí)；
[0046]B、再將預(yù)燒粉體A和B按摩爾比為0.95:005進(jìn)行配制，在1200~1300°C下煅燒2~4h，磨細(xì)后成為瓷粉；
[0047]C、將煅燒后的瓷粉進(jìn)行流延，再通過(guò)絲網(wǎng)印刷制作包括多個(gè)內(nèi)電極及介質(zhì)層膜片，再進(jìn)行切割為單個(gè)陶瓷電容生壞芯片；
[0048]D、將上述生坯芯片在空氣中排膠后，在875~975°C溫度下保溫2.5~4h，得到致密的共燒瓷體；
[0049]E、在瓷體兩端進(jìn)行封端電極，得到微波陶瓷電容器。
[0050]實(shí)施例1-6
[0051]分別將下述比例原料，加入無(wú)水乙醇，球磨混合10-20小時(shí)，然后烘干。將粉碎好的生料分別在1100~1200°C下煅燒2-3小時(shí)。
[0052]采用CaC03、Nd203、Τ?02制作的粉體稱為預(yù)燒粉A，具體配方見(jiàn)表1 ;
[0053]采用Mg (C03) 4.Mg (OH) 2.5H20、ΖηΟ、Τ?02制作的粉體稱為預(yù)燒粉B，具體配方見(jiàn)表2。
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種微波陶瓷材料，其特征在于；包括預(yù)燒粉體A和B，A與B的摩爾比為0.95~0.05 ;其中:A的配方按質(zhì)量比計(jì)為:CaCO325~40Nd2O320 ,~40TiO930~40B配方按質(zhì)量比計(jì)為:Mg (CO3) 4.Mg (OH) 2.5H20 70 ~80ZnOI ~5TiO215 ~25。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波陶瓷材料，其特征在于:所述的配方中:A的配方按質(zhì)量比計(jì)為:CaCO3 26.73 ~38.37Nd2O3 22.86 ~38.30TiO2 34.97 ~38.77 ；B配方按質(zhì)量比計(jì)為: Mg (CO3) 4.Mg (OH) 2.5H20 73.76 ~79.26ZnO1.00 ~4.44TiO219.73 ~21.80。
3.一種微波陶瓷電容器，包括若干內(nèi)電極，每一內(nèi)電極之間的介質(zhì)層，以及端電極，其特征在于:所述的介質(zhì)層采用權(quán)利要求1所述的微波陶瓷材料制作而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波陶瓷電容器，其特征在于:所述的內(nèi)電極是由質(zhì)量比為Ag: Pd=9:1 組成 ο
5.一種微波陶瓷電容器的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:A、先將預(yù)燒粉體A和B按權(quán)利要求1的配方分別在球磨機(jī)內(nèi)混合10~20小時(shí)，烘干，分別在1100~1200°C下煅燒2-3小時(shí)；B、再將預(yù)燒粉體A和B按摩爾比為0.95:005進(jìn)行配制，在1200~1300°C下煅燒2~4h，磨細(xì)后成為瓷粉；C、將煅燒后的瓷粉進(jìn)行流延，再通過(guò)絲網(wǎng)印刷制作包括多個(gè)內(nèi)電極及介質(zhì)層膜片，再進(jìn)行切割為單個(gè)陶瓷電容生壞芯片；D、將上述生坯芯片在空氣中排膠后，在875~975°C溫度下保溫2.5~4h，得到致密的共燒瓷體；E、在瓷體兩端進(jìn)行封端電極，得到微波陶瓷電容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟C中，煅燒后粉體加入質(zhì)量比為3~5%的助燒劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的助燒劑是Zn0、B203、Si02中的一種或兩種組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述的內(nèi)電極為Ag:Pd=9:l的漿料制作而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:所述的助燒劑是將Zn0、B203、Si02粉末混合后在1300~1500°C下熔融為玻璃液，將熔融的玻璃液體倒入去離子水中成為玻璃渣，將玻璃渣在450°C下退火lh，冷卻至室溫后再研磨成粒度為I~IOym的玻璃粉末。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述的排膠溫度為150~450°C，排膠時(shí)間為15~35h。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK103553606SQ201310487950
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】王敏, 吳浩, 鄺國(guó)威, 鄒宇飛, 曹金南, 梁傳勇, 何大強(qiáng), 彭高東, 王小燕 申請(qǐng)人:吳浩