CN103864416A

CN103864416A - 一种低烧结温度钛酸钡基陶瓷电容器介质的制备方法

Info

Publication number: CN103864416A
Application number: CN201410068883.XA
Authority: CN
Inventors: 李玲霞; 张宁; 柳亚然; 陈俊晓; 于经洋
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明公开了一种低烧结温度钛酸钡基陶瓷电容器介质的制备方法，先将NiO和Nb₂O₅按重量比为74.7:265.8配料，于800～1000℃烧结，制得NiNb₂O₆；再将MnCO₃和Nb₂O₅按重量比为114.9:265.8配料，于800～1000℃烧结，制得MnNb₂O₆；再将BaCO₃、CuO和B₂O₃配料，于700～850℃烧结，制得BaCuB₂O₅。按BaTiO₃为100g计，与0.8～2.5g的NiNb₂O₆、0.15～0.6g的MnNb₂O₆、1～10g的BaCuB₂O₅及0.5g的Gd₂O₃，配制电容器介质的粉料；压制生坯后，于850～950℃烧结。本发明的烧结温度由1280℃降至850～950℃，实现了与纯银内电极共烧，并获得较高的介电常数（ε≥1800）和很低的介电损耗（tgδ≤0.013），且成本较低、烧结条件简单、配方可控、不含有害物质，具有良好的应用前景。

Description

一种低烧结温度钛酸钡基陶瓷电容器介质的制备方法

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种低烧结温度钛酸钡基陶瓷电容器介质及制备方法。

背景技术

片式多层陶瓷电容器（Multilayer Ceramic Capacitor，简称MLCC）作为基础电子元器件，在智能手机、平板电脑、广播电视、移动通信、家用计算机、家用电器、测量仪器、医疗设备等民用产品及消费电子中普遍使用,以每年30%的增长速度成为电容器市场的主流。

在MLCC的需求量呈不断上升趋势的同时，电子产品的更新对MLCC的技术和性能提出更高要求。MLCC向小型化、大容量化、低成本化、高集成化等方向不断发展，MLCC的叠层数不断增加，内电极的层数和比例也随之逐渐增多，内电极的成本直接决定着MLCC的成本。BaTiO₃系材料是目前制备MLCC广泛应用的介质材料，但其烧结温高，通常大于1300℃，只有贵金属Pt、Au、Pd或它们之间的合金才能满足内电极的需求，但这类内电极的成本很高，而且贵金属Pd的价格一直上涨，这就使得降低MLCC生产成本这一技术难题越来越突出；降低成本的关键是不再使用昂贵的贵金属电极，要达到上述目标有两种方案可选。一是使用贱金属内电极，如Ni、Cu等做内电极，但是整个材料都必须在还原气氛中烧结，这也必将增加生产成本和难度。第二种方法就是使用价格较便宜的纯银电极，这就要求大幅度降低BaTiO₃的烧结温度。这样在减小多层陶瓷电容器的材料成本的的同时，还可以减少烧结工艺的能耗，从而降低整个多层陶瓷电容器材料和制造的成本。

BaCu(B₂O₅)具有较低的熔点(850℃)，可以在烧结过程中通过液相传质的方式改善陶瓷结构的显微结构，同时，可大幅度降低BaTiO₃基陶瓷电容器介质材料的烧结温度。目前，尚未见到以BaCu(B₂O₅)降低BaTiO₃基陶瓷电容器介质材料烧结温度的报道。本发明采用传统固相法，制备出BaTiO₃基陶瓷电容器介质材料，其具有较高的介电常数、低的烧结温度，是一种非常有应用前景的低温烧结陶瓷电容器介质材料。

发明内容

本发明的目的，是克服现有技术的成本高、烧结温度高的缺点，提供了一种低烧结温度、成本低，且具有较高介电常数的陶瓷电容器介质材料的其制备方法。

本发明陶瓷电容器介质材料的制备方法，通过如下技术方案予以实现，具体步骤如下：

（1）制备NiNb2O6

按重量比为74.7:265.8精密称取NiO和Nb2O5，混合、球磨、烘干、过筛，于800～1000℃烧结，再经球磨、烘干制得NiNb2O6；

（2）制备MnNb2O6

按重量比为114.9:265.8精密称取MnCO3和Nb2O5，混合、球磨、烘干、过筛，于800～1000℃烧结，再经球磨、烘干制得MnNb2O6；

（3）制备BaCuB2O5

按化学计量式BaCuB2O5，将原料BaCO3、CuO和B2O3称量配料，混合、球磨、烘干、过筛，于700～850℃烧结，再经球磨、烘干制得BaCuB2O5；

（4）按质量称取BaTiO3100g，与步骤（1）制备的NiNb2O60.8～2.5g、步骤（2）制备的MnNb2O60.15～0.6g、步骤（3）制备的BaCuB2O51～10g及Gd2O30.5g，与去离子水混合后球磨2～10小时，于120℃烘干5～8小时，制得陶瓷电容器介质的粉料；

（5）在步骤（4）制得的粉料基础上，外加重量百分比为5%～7%的石蜡粘结剂，均匀加热，过1000孔/cm2分样筛，于6～10Mpa的压强下制成生坯；

（6）将生坯经3～6小时升温至550℃，再经过1～3小时加热至850～950℃，保温1～4小时，制得BaTiO3基陶瓷电容器介质。

所述步骤（5）的生坯为圆片形状。

所述步骤（6）的优选的烧结温度为900℃。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明公开的陶瓷电容器介质材料的烧结温度从现有技术的1280℃降至850～950℃，实现了与纯银内电极共烧，并获得较高的介电常数（ε≥1800）、很低的介电损耗（tgδ≤0.013）。

（2）本发明提供的陶瓷电容器介质材料成本较低、烧结条件简单、配方成分可控、不含对环境有害物质，具有良好的应用前景。

具体实施方式

本发明所用原料均为市售的分析纯试剂。

先按重量比为74.7:265.8精密称取NiO和Nb₂O₅，混合、球磨、烘干、过筛，于800～1000℃烧结，再经球磨、烘干制得NiNb₂O₆；

另按重量比为114.9:265.8精密称取MnCO₃和Nb₂O₅，混合、球磨、烘干、过筛，于800～1000℃烧结，再经球磨、烘干制得MnNb₂O₆；

再按化学计量式BaCuB₂O₅，将原料BaCO₃、CuO和B₂O₃称量配料，混合、球磨、烘干、过筛，于700～850℃烧结，再经球磨、烘干制得BaCuB₂O₅；

按质量称取BaTiO₃100g，与上述的NiNb₂O₆0.8～2.5g、MnNb₂O₆0.15～0.6g、BaCuB₂O₅1～10g及Gd₂O₃0.5g，与去离子水混合后球磨2～10小时，于120℃烘干5～8小时，制得陶瓷电容器介质的粉料；在此粉料基础上，外加重量百分比为5%～7%的石蜡粘结剂，均匀加热，过1000孔/cm²分样筛，于6～10Mpa的压强下制成生坯；再将生坯经3～6小时升温至550℃，再经过1～3小时加热至850～950℃，保温1～4小时，制得BaTiO₃基陶瓷电容器介质。

再对该陶瓷电容器介质的上下表面均匀涂覆银浆，经850℃烧渗制备电极，进行介电性能测试。

本发明具体实施例的主要工艺参数详见表1。

表1

本发明具体实施例的介电性能详见表2。

表2

本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化时可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。

Claims

1.一种低烧结温度钛酸钡基陶瓷电容器介质的制备方法，具有如下步骤：

（1）制备NiNb₂O₆

按重量比为74.7:265.8精密称取NiO和Nb₂O₅，混合、球磨、烘干、过筛，于800～1000℃烧结，再经球磨、烘干制得NiNb₂O₆；

（2）制备MnNb₂O₆

按重量比为114.9:265.8精密称取MnCO₃和Nb₂O₅，混合、球磨、烘干、过筛，于800～1000℃烧结，再经球磨、烘干制得MnNb₂O₆；

（3）制备BaCuB₂O₅

按化学计量式BaCuB₂O₅，将原料BaCO₃、CuO和B₂O₃称量配料，混合、球磨、烘干、过筛，于700～850℃烧结，再经球磨、烘干制得BaCuB₂O₅；

（4）按质量称取BaTiO₃100g，与步骤（1）制备的NiNb₂O₆0.8～2.5g、步骤（2）制备的MnNb₂O₆0.15～0.6g、步骤（3）制备的BaCuB₂O₅1～10g及Gd₂O₃0.5g，与去离子水混合后球磨2～10小时，于120℃烘干5～8小时，制得陶瓷电容器介质的粉料；

（5）在步骤（4）制得的粉料基础上，外加重量百分比为5%～7%的石蜡粘结剂，均匀加热，过1000孔/cm²分样筛，于6～10M_pa的压强下制成生坯；

2.根据权利要求1所述的一种低烧结温度钛酸钡基陶瓷电容器介质的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）的生坯为圆片形状。

3.根据权利要求1所述的一种低烧结温度钛酸钡基陶瓷电容器介质的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）的优选的烧结温度为900℃。