CN1053517C - 高性能中温烧结片式多层瓷介电容器瓷料 - Google Patents

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Abstract

一种中温烧结式多层瓷介电容器瓷料，其以BaTiO3为主晶相，用2Bi2O3·3TiO2来调整及降低瓷料的烧成温度，同时加入低溶物硅硼酸玻璃，且加入过渡元素氧化物。本发明流延制得的膜片光平、透光均匀、无针孔、气泡、龟裂现象，其介质常数(20度)＝2600，介质损耗≤120×10-4；绝缘电阻率ρν＞1012Ω·cm；电容量温度变化率(-55～+125度≤±10%，适合生产线应用。

Description

高性能中温烧结片式多层瓷介电容器瓷料
本发明涉及一种电容器瓷料，特别是多层片状瓷介电容器瓷料。
中温烧结多层片状瓷介电容器，其烧成过程是瓷料与内电极一起烧成，这就要求内电极的熔点必须高于瓷料的烧成温度，用贵金属Pt.Pd等作内电极成本高，用Pd-Ag.Au等电极材料，成本较低，但要求介质瓷料的烧温必须低于1160度，才能与介质瓷料相匹配。
有采用铁电材料BaTiO3为主晶相的瓷料，来提高介电常数和介电性能，但由于它的工艺性能差、电气性能仍达不到要求，无法实际生产应用。
本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种高性能中温烧结片式多层瓷介电容器瓷料，其制成的多层片状瓷介电容器，产品一致性好、成品率高、介电性能优良，满足生产线应用。
本发明的配方(重量比)组成为：
  BaTiO3    86.0～93.0％ (wt)
  Bi2O3      2.5～8.5％  (wt)
  TiO2       1.6～3.5％  (wt)
  Nb2O5      0.7～2.0％  (wt)
  MnO2       0.8～2.0％  (wt)
硅酸铅玻璃     1.0～3.0％
其中硅酸铅玻璃的组成(重量比)为：
    Pb3O4        67～80％
    SiO2           1～4％
    H3BO3         15～22％
    ZnO              3～7％
   最佳配方组成为：(重量比)
    BaTiO3       88～90％
    Bi2O3         5～6％
    TiO2        2.2～2.6％
    Nb2O5       0.8～1.4％
    MnO2       0.12～0.14％
    硅酸铅玻璃    1.2～2.3％
本发明最佳比例配方(重量百分比)，如下：
     材料样    名称品号 BaTiO3 Bi2O3 TiO2 Nb2O5 MnO2 硅酸铅玻璃
    12345678     8687888890909393     6.56.55.55.54.04.02.02.0   3.53.23.23.22.82.61.51.5     1.861.351.41.31.20.881.01.0  0.140.150.100.140.150.120.10.18   2.01.81.81.861.852.42.42.32
将上述1至8的样品均在箱式炉中焙烧，焙烧温度列于下表，并列出它们的电气性能。
 样品   ε   DF(×10-4)   IR(MΩ)   ΔC/C  焙烧温度(℃)
   12  23002300     ＜80＜80  ＞105＞105  ＜±15％＜±15％     11201120
   3  2350     ＜90  ＞105  ＜±15％     1130
   45  24002600     ＜90＜100  ＞105＞105  ＜±15％＜±15％     11301130
   6  2300     ＜100  ＞105  ＜±15％     1130
   45  24002600     ＜120＜120  ＞5×105＞5×105  ＜±15％＜±15％     11401140
本瓷料是以BaTiO3为主晶相，用2Bi2O3.3TiO2的铋层结构来调整及降低瓷料的烧成温度，同时加入低溶物硅硼酸玻璃，加过渡元素氧化物。
上述BaTiO3是采用固相法合成的BaO/TiO2的摩尔比是1来
                         高温制备的，具体用： 合成温度在1200度～1280度，保温2小时。
将上述配方经一定比例称取，经超细球磨成超细粉粒(D50＜1μm)，获得合适的颗粒度和混合均匀的，电性能合格的瓷粉。
本发明属BaTiO3-2Bi2O3·3TiO3系材料，BaTiO3具有强的铁电性，有很高的介电常数，从附图1可知峰值可达5000～6000，且居里温度在100度，Tc—居里温度。由于本发明加入铋层化合物，即2Bi2O3.3TiO2来调整容量温度特性及降低瓷料的烧成温度；加入的铋层化合物是一种低介相，也是低溶相，介质在高温动力作用下，高介的BaTiO3的铁电相晶粒会被这低相包裹着，铁电相的电致应变必然受到抑制，因而居里峰也必然受到压抑，如附图2，陶瓷模拟结构，其中1-低ε相Bi4(Ti3O12)，2-高ε相BaTiO3。
加入Bi2O3·nTiO2的铋层结构的化合物来降低BaTiO2为主的瓷料烧成温度及改善瓷料的容量温度特性，如附图3所示，随着铋层化合物含量的增加，烧成温度随之下降，当其量达0.05左右时，随着含量的增加，烧成温度变化不明显，而介电常数随含量增加而降低。
本发明与美国TAM公司该型号瓷料主要性能比较，见附图3、附图4。
本发明流延制得的膜片光平、透光均匀，无针孔、气泡、龟裂现象。其介电常数(20度)＝2600；介质损耗≤120×10-4；绝缘电阻率ρυ＞1012Ω·cm；电容量温度变化率(-55～+125度)≤±10％，适合生产线应用。
本说明书所述度数为摄氏度数。

Claims (2)

1.一种中温烧结片式多层瓷介电容器瓷料，其特征在于其配方组成(重量比)为：
  BaTiO3       86.0～93.0％  (wt)
  Bi2O3        2.5～8.5％   (wt)
  TiO2        1.6～3.5％   (wt)
  Nb2O5       0.7～2.0％   (wt)
  MnO2        0.8～2.0％   (wt)
硅酸铅玻璃       1.0～3.0％   (wt)
其中硅酸铅玻璃的组成(重量比)为：
  Pb3O4       67～80％    (wt)
  SiO2         1～4％     (wt)
  H3BO3       15～22％    (wt)
  ZnO           3～7％     (wt)
2.根据权利要求1所述的中温烧结片式多层瓷介电容器瓷料，其特征在于所述最佳配方组成为：(重量比)
    BaTiO3        88～90％  (wt)
    Bi2O3          5～6％   (wt)
    TiO2         2.2～2.6％ (wt)
    Nb2O5        0.8～1.4％ (wt)
    MnO2        0.12～0.14％(wt)
    硅酸铅玻璃      1.2～2.3％ (wt)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86103391A (zh) * 1985-05-03 1986-10-29 谭氏陶器有限公司 具有高介电常数和平坦的温度系数特性的介质陶瓷配方
CN1067037A (zh) * 1992-05-11 1992-12-16 上海无线电六厂 高介电常数、高稳定、低损耗的陶瓷介质材料及制造方法

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