微波陶瓷材料、多层陶瓷电容器及制备该电容器的方法
【专利摘要】本发明涉及电容器领域，提供一种微波陶瓷材料，采用该微波陶瓷材料制作的多层陶瓷电容器，以及该电容器的制备方法，所述的陶瓷包括预烧粉体A和B，A与B的摩尔比为0.95～0.05；其中：A的配方按质量比计为：CaCO325～40；Nd2O320～40；TiO230～40；B配方按质量比计为：Mg(CO3)4·Mg(OH)2·5H2O70～80；ZnO1～5；TiO215～25；所述的电容器中的介质层采用该微波陶瓷材料制作而成；通过优化微波陶瓷材料的配方，使陶瓷材料在800-1000℃下与Ag/Pd进行烧结，使用温度范围为-55～125℃，介电常数ε=15～20；介电损耗tanδ≤5×10-4，绝缘电阻IR≥10G，直流击穿电压≥10kV/mm，温度系数(0±30)ppm/℃。
【专利说明】微波陶瓷材料、多层陶瓷电容器及制备该电容器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电容器领域，尤其是涉及一种微波陶瓷材料、低温烧结的低介电常数高Q值的多层陶瓷电容器及制备该电容器的方法。
【背景技术】
[0002]陶瓷电容器的主流产品是多层陶瓷电容器(MLCC)，随着电子设备向小型化、高频化发展，高Q值微波陶瓷电容器与MLCC相比具有较低的串联等效电阻、高的品质因数和高的可靠性，更能满足微波和毫米波频段电子线路的苛刻要求，可广泛适用于微波集成电路(MIC)、微波单片集成电路(丽1C)，实现隔断直流、RF旁路、有源旁路、滤波、阻抗匹配和共面波导等功能。
[0003]低介电常数微波介质陶瓷主要是指介电常数在O~40的一类介电陶瓷，它们在很高的微波频率下具有极低的介电损耗，具有高的Q值，主要在移动通信基站、卫星通信等领域用作谐振器、振荡器和滤波器等。低介电常数微波介质陶瓷材料虽然具有优异的微波性能，但是材料的烧成温度较高，一般为1300°C以上，无法使用低熔点的Ag (960°C)或Cu(1064°C )等低成本内电极材料共烧，研究和开发能与Ag或Cu低温共烧的微波介质陶瓷材料及其片式多层微波陶瓷器件，己经成为一项紧迫而又意义重大的研究任务。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种微波陶瓷材料及其多层陶瓷电容器，该微波陶瓷材料可以在800-1000°C下与Ag/Pd进行烧结，制得的电容器的介电常数在15-20之间。
[0005]本发明要解决的另一技术问题是提供一种多层陶瓷电容器的制备方法，该方法简单，容易操作，且能制作出性能`优良低介电常数高Q值的多层陶瓷电容器。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种微波陶瓷材料，包括预烧粉体A和B，A与B的摩尔比为0.95~0.05 ;其中:
[0007]A的配方按质量比计为:
[0008]CaCO3 25 ~40
[0009]Nd2O3 20 ~40
[0010]TiO2 30 ~40;
[0011]B配方按质量比计为:
[0012]Mg (CO3) 4.Mg (OH) 2.5H20 70 ~80
[0013]ZnOI ~5
[0014]TiO215 ~25。
[0015]本发明进一步的优选方案是:所述的配方中:
[0016]A的配方按质量比计为:
[0017]CaCO3 26.73 ~38.37[0018]Nd2O3 22.86 ~38.30
[0019]TiO2 34.97 ~38.77;
[0020]B配方按质量比计为:[0021 ] Mg (CO3) 4.Mg (OH) 2.5H20 73.76 ~79.26
[0022]ZnO1.00 ~4.44
[0023]TiO219.73 ~21.80。。
[0024]本发明还提供一种微波陶瓷电容器，包括若干内电极，每一内电极之间的介质层，以及端电极，其中:所述的介质层采用权利要求1所述的微波陶瓷材料制作而成。
[0025]本发明进一步的优选方案是:所述的内电极是由Ag:Pd=9:l质量比组成。
[0026]本发明还提供一种微波陶瓷电容器的制备方法，包括以下步骤:
[0027]A、先将预烧粉体A和B按权利要求1的配方分别在球磨机内混合10~20小时，烘干，分别在1100~1200°C下煅烧2-3小时；
[0028]B、再将预烧粉体A和B按摩尔比为0.95:005进行配制，在1200~1300°C下煅烧2~4h，磨细后成为瓷粉；
[0029]C、将煅烧后的瓷粉进行流延，再通过丝网印刷制作包括多个内电极及介质层膜片，再进行切割为单个陶瓷电容生坏芯片；
[0030]D、将上述生坯芯片在空气中排胶后，在875~975°C温度下保温2.5~4h，得到致密的共烧瓷体；
[0031]E、在瓷体两端进行封端电极，得到微波陶瓷电容器。
[0032]上述方法中的步骤C中，煅烧后粉体加入质量比为3~5%的助烧剂。
[0033]上述方法中的助烧剂是ZnO、B2O3> SiO2中的一种或两种组成。
[0034]上述方法中的内电极为Ag:Pd=9:1的浆料制作而成。
[0035]上述方法中，助烧剂是将Zn0、B203、Si02粉末按一定配比混合后在1300~1500°C下熔融为玻璃液，将熔融的玻璃液体倒入去离子水中成为玻璃渣，将玻璃渣在450°C下退火lh，冷却至室温后再研磨成粒度为I~IOym的玻璃粉末。
[0036]上述方法中的排胶温度为150~450°C，排胶时间为15~35h。
[0037]与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过优化微波陶瓷材料的配方，使陶瓷材料在800-1000°C下与Ag/Pd进行烧结，使用温度范围为-55~125°C，介电常数ε =15~20 ;介电损耗tanS ≤ 5X10-4，绝缘电阻IR≥10G，直流击穿电压≥10kV/mm，温度系数(0±30)ppm/°C。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0039]图1是本实施例多层微波陶瓷电容器结构示意图；
[0040]图2是本实施例多层微波陶瓷电容器的制作工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0041 ] 现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
[0042]本发明实施例提供一种微波陶瓷材料，包括预烧粉体A和B，A与B的摩尔比为0.95~0.05 ;其中:A的配方按质量比计为:CaC0325~40 ；Nd20320~40 ；Ti0230~40 ;B配方按质量比计为=Mg(CO3)4.Mg(OH)2.5H2070 ~80 ；Zn01 ~5 ；Ti0215 ~25。
[0043]如图1所示，本发明实施例通过上述微波陶瓷材料制作的电容器包括若干内电极1，每一内电极之间的介质层2，以及端电极3，所述的内电极是由Ag:Pd=9:1质量比组成，所述的端电极采用银制作而成，介质层采用上述微波陶瓷材料制作而成。为了使电容器焊接于P C B板上，方便于后续工艺的使用，所述端电极3上还镀有锡层4和镍层5。
[0044]如图2所述，本发明实施例还提供一种微波陶瓷电容器的制备方法，包括以下步骤:
[0045]A、先将预烧粉体A和B按权利要求1的配方分别在球磨机内混合10~20小时，烘干，分别在1100~1200°C下煅烧2-3小时；
[0046]B、再将预烧粉体A和B按摩尔比为0.95:005进行配制，在1200~1300°C下煅烧2~4h，磨细后成为瓷粉；
[0047]C、将煅烧后的瓷粉进行流延，再通过丝网印刷制作包括多个内电极及介质层膜片，再进行切割为单个陶瓷电容生坏芯片；
[0048]D、将上述生坯芯片在空气中排胶后，在875~975°C温度下保温2.5~4h，得到致密的共烧瓷体；
[0049]E、在瓷体两端进行封端电极，得到微波陶瓷电容器。
[0050]实施例1-6
[0051]分别将下述比例原料，加入无水乙醇，球磨混合10-20小时，然后烘干。将粉碎好的生料分别在1100~1200°C下煅烧2-3小时。
[0052]采用CaC03、Nd203、Τ?02制作的粉体称为预烧粉A，具体配方见表1 ;
[0053]采用Mg (C03) 4.Mg (OH) 2.5H20、ΖηΟ、Τ?02制作的粉体称为预烧粉B，具体配方见表2。
[0054]
【权利要求】
1.一种微波陶瓷材料，其特征在于；包括预烧粉体A和B，A与B的摩尔比为0.95~0.05 ;其中:A的配方按质量比计为:CaCO325~40Nd2O320 ,~40TiO930~40B配方按质量比计为:Mg (CO3) 4.Mg (OH) 2.5H20 70 ~80ZnOI ~5TiO215 ~25。
2.根据权利要求1所述的微波陶瓷材料，其特征在于:所述的配方中:A的配方按质量比计为:CaCO3 26.73 ~38.37Nd2O3 22.86 ~38.30TiO2 34.97 ~38.77 ；B配方按质量比计为: Mg (CO3) 4.Mg (OH) 2.5H20 73.76 ~79.26ZnO1.00 ~4.44TiO219.73 ~21.80。
3.一种微波陶瓷电容器，包括若干内电极，每一内电极之间的介质层，以及端电极，其特征在于:所述的介质层采用权利要求1所述的微波陶瓷材料制作而成。
4.根据权利要求3所述的微波陶瓷电容器，其特征在于:所述的内电极是由质量比为Ag: Pd=9:1 组成 ο
5.一种微波陶瓷电容器的制备方法，其特征在于:包括以下步骤:A、先将预烧粉体A和B按权利要求1的配方分别在球磨机内混合10~20小时，烘干，分别在1100~1200°C下煅烧2-3小时；B、再将预烧粉体A和B按摩尔比为0.95:005进行配制，在1200~1300°C下煅烧2~4h，磨细后成为瓷粉；C、将煅烧后的瓷粉进行流延，再通过丝网印刷制作包括多个内电极及介质层膜片，再进行切割为单个陶瓷电容生坏芯片；D、将上述生坯芯片在空气中排胶后，在875~975°C温度下保温2.5~4h，得到致密的共烧瓷体；E、在瓷体两端进行封端电极，得到微波陶瓷电容器。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述的步骤C中，煅烧后粉体加入质量比为3~5%的助烧剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述的助烧剂是Zn0、B203、Si02中的一种或两种组成。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述的内电极为Ag:Pd=9:l的浆料制作而成。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于:所述的助烧剂是将Zn0、B203、Si02粉末混合后在1300~1500°C下熔融为玻璃液，将熔融的玻璃液体倒入去离子水中成为玻璃渣，将玻璃渣在450°C下退火lh，冷却至室温后再研磨成粒度为I~IOym的玻璃粉末。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述的排胶温度为150~450°C，排胶时间为15~35h。
【文档编号】C04B35/622GK103553606SQ201310487950
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】王敏, 吴浩, 邝国威, 邹宇飞, 曹金南, 梁传勇, 何大强, 彭高东, 王小燕 申请人:吴浩