[發明專利]水體系化學包覆制備賤金屬內電極多層陶瓷片式電容器介質材料

有效

• 申請號: 201010204502.8
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101880167A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 王曉慧;張亦弛;金鎮龍;田之濱;李龍土
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京鑫圣慧龍納米陶瓷技術有限公司
• 主分類號: C04B35/628
• 分類號: C04B35/628;C04B35/468;H01G4/12;H01G4/30
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明屬于電子陶瓷電容器材料技術領域，具體涉及一種賤金屬內電極多層陶瓷片式電容器及其專用陶瓷粉料以及它們的制備方法。

背景技術

多層陶瓷電容器(Multilayer?Ceramic?Capacitors)簡稱MLCC。它將陶瓷坯體與內電極交替疊層，共燒為一個整體。MLCC特別適合于片式化表面貼裝，可大大提高電路組裝密度，縮小整機體積，這一突出的特性使MLCC成為世界上用量最大、發展最快的一種片式化元件。根據國際電子工業協會EIA(Electronic?Industries?Association)標準，X7R溫度穩定型MLCC是指以25℃的電容值為基準，在溫度從-55℃到+125℃的范圍之內，容溫變化率(TCC)≤±15％，介電損耗(DF)≤2.5％；X5R溫度穩定型MLCC是指以25℃的電容值為基準，在溫度從-55℃到+85℃的范圍之內，容溫變化率≤±15％，介電損耗(DF)≤2.5％。溫度穩定型MLCC按組成分兩大類：一類由含鉛的鐵電體組成，另一類以BaTiO₃基非鉛系的鐵電體組成。而后者由于對環境無污染，并且機械強度及可靠性優于前者，因此非鉛系BaTiO₃基溫度穩定型MLCC具有廣闊的應用前景。

基于降低成本的考慮，發展Ni、Cu等賤金屬作為內電極(BME)材料以代替Ag、Pd等貴金屬是MLCC的一個重要發展方向。但是Ni、Cu等金屬在空氣中燒結會發生氧化，失去作為內電極的作用，因此需要使用中性或者還原性氣氛。同時為保證鈦酸鋇基介電陶瓷在中性或還原氣氛下燒結后不成為半導體，而且有足夠的絕緣電阻和優良的介電性能，需加入Mg、Mn等主元素進行調節。在美國專利US-005403797A中，陶瓷材料的基本組成是BaTiO₃-Y₂O₃-MgO-V₂O₅。該組成基本滿足X7R性能要求，室溫介電常數為2500以上，但是燒結溫度過高，大于1350℃；介電溫度系數較大，在-55℃接近-15％；損耗較大，基本都高于2.0％。因此不適合用于大規模生產。在德國專利中DE-19918091A1，陶瓷材料的基本組成是BaTiO₃-MgO-MnO-V₂O₅-Al₂O₃-Ho₂O₃-BaCO₃-SrO-CaO-CoO-ZrO₂。該組成滿足X7R性能要求，室溫介電常數可在2000～4000進行調節，但是燒結溫度過高，大于1300℃，介電溫度系數較大，在-55℃或125℃接近-15％，不適合用于大規模生產。在美國專利US-20040229746A1中，陶瓷材料基本組成為BaTiO₃-Mn₃O₄-Y₂O₃-Ho₂O₃-CaCO₃-SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-MgO-CaO，可在1200℃～1300℃進行燒結，但陶瓷晶粒大于500nm，不利于大容量超薄層BME-MLCC應用。

電子元器件小型化、高性能的發展趨勢要求賤金屬內電極多層陶瓷電容器(BME-MLCC)朝著大容量、超薄層的方向發展。介質單層厚度不斷降低，從5μm降到2μm，1μm甚至更薄。這就對陶瓷介質材料晶粒尺寸提出更高的要求，為保證器件的可靠性，陶瓷晶粒尺寸也要相應的從500納米降低到200納米，100納米乃至更小，并且要求陶瓷晶粒的大小均勻。但是，晶粒尺寸的減小往往引起介電常數的降低，在美國專利US-62709906B1中，陶瓷晶粒尺寸降為100～200納米時，介電常數為1600～1800，均低于2000。因此，如何更均勻、有效、經濟地進行元素摻雜，控制陶瓷介質材料的組成、微觀結構及燒結工藝以獲得超細晶、粒度均勻并且高性能的MLCC材料以滿足大容量、超薄層賤金屬內電極多層陶瓷電容器的要求是本發明所要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種作為賤金屬內電極多層陶瓷片電容器介質材料的陶瓷粉體。