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一种微晶陶瓷电容芯片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电容技术领域，具体涉及一种微晶陶瓷电容芯片及其制备方法，包括陶瓷本体和分别设置于陶瓷本体两相对面的正负极，其特征在于：所述陶瓷本体包括主料和辅料，主料包括Ba2Ti9O20、BaTi4O9、BaTi3O7、BaTi5O11和BaTi6O13中的至少一种，辅料还包括以下摩尔百分比的原料：Si 4‑5%,Ca 1.5‑2.5%，As 2.5‑3.5%，K 2‑3%，Mo 6‑7%；上述原料摩尔百分比总量为100%。本发明的微晶陶瓷电容芯片能够在高温高压，低温高压下正常工作，长期工作温度最高可达到150℃，长期工作最低温度可达‑40℃，工作电压为0‑100kv。发明的制备方法制备得到的微晶陶瓷电容芯片的机械强度高，耐高压性能优异，耐高温耐低温性能好。

Description

一种微晶陶瓷电容芯片及其制备方法
技术领域
本发明涉及电容技术领域，具体涉及一种微晶陶瓷电容芯片及其制备方法。
背景技术
陶瓷电容器是片式元件的一个重要门类，由于具有结构紧凑、体积小、比容高、介电损耗低、价格便宜等诸多优点，被大量应用于汽车、计算机、移动电话、扫描仪、数码相机等电子产品，在航天航 空、兵器、船舶、军用通信等军用电子设备的应用也越来越广泛。陶瓷电容器特别适合片式化表面组装，可大大提高电路组装密度，缩小整机体积，这一突出特性使陶瓷电容器成为当今世界上发展最快、用量最大的片式电子元件。
近年来，随着电子信息设备在各行各业的普及和广泛应用，尤其是在一 些特殊领域和极端环境下的应用，对陶瓷电容器的工作温度范围提出了更高的要求。目前，市场上现有的陶瓷电容器的工作温度区间普遍分布在-10-125℃，很难适用于极端温度条件下的需求，因此一种能够在更高温度和更低温度的极端条件下工作的陶瓷电容器是目前市场急需的。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种微晶陶瓷电容芯片，该微晶陶瓷电容芯片能够在高温高压，低温高压下正常工作，长期工作温度最高可达到150℃，长期工作最低温度可达-40℃，工作电压为0-100kv。
本发明的另一目的在于提供一种微晶陶瓷电容芯片的制备方法，该制备方法制备得到的微晶陶瓷电容芯片的机械强度高，耐高压性能优异，耐高温耐低温性能好。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种微晶陶瓷电容芯片，包括陶瓷本体和分别设置于陶瓷本体两相对面的正负极，所述陶瓷本体包括主料和辅料，主料包括Ba2Ti9O20、BaTi4O9、BaTi3O7、BaTi5O11和BaTi6O13中的至少一种，辅料包括以下摩尔百分比的原料：Si 4-5%,Ca 1.5-2.5%，As 2.5-3.5%，K 2-3%，Mo 6-7%；上述原料摩尔百分比总量为100%。
优选的，所述陶瓷本体包括主料和辅料，主料包括Ba2Ti9O20、BaTi4O9、BaTi3O7、BaTi5O11和BaTi6O13中的至少一种，辅料包括以下摩尔百分比的原料：Si 4-5%,Ca 1.5-2.5%，As 2.5-3.5%，K 2-3%，Mo 6-7%；还包括以下摩尔百分比的稳定相：Ba6Ti17O40 9-14%、Ba4Ti13O30 20-24%、TiO2 15-18% 以及介稳相BaTi2O5 18-20%；上述原料摩尔百分比总量为100%。
优选的，所述辅料还包括以下摩尔百分比的原料：In 4-5.5%，I 0.5-2%。
优选的，所述主料为Ba2Ti9O20。
如上所述的一种微晶陶瓷电容芯片的制备方法，包括以下步骤：A、按照配方比例取原料并混合至均匀，将混合均匀后的原料至于烧熔炉中烧融；B、将烧融后的原料至于洁净的模具中凝固成型，得到坯料；C、对坯料进行表面粗研磨处理，坯料达到指定厚度和平整度后再进行精细研磨处理；D、将步骤C中研磨完成的坯料至于置换溶液中进行钠钾离子置换处理，然后晾干，在对坯料表面或外圆进行涂釉处理；E、对步骤D得到的坯料至于烘烤设备中进行一次烘烤处理，烘烤完成后于陶瓷本体两相对面的涂设正负极，再将其至于烘烤设备中进行二次烘烤处理。
优选的，所述步骤A中烧融炉的烧融温度为2900-3200℃。
优选的，所述步骤D中置换处理的处理温度为290-310℃，处理时间为22-26h。
优选的，所述步骤E中一次烘烤处理的处理温度为190-210℃，处理时间为1.5-2.5h；所述二次烘烤处理的处理温度为800-1000℃，处理时间为28-32min。
所述陶瓷本体的一表面铺满电路作为其中一个电容电极，另一表面整体涂设一层金属层作为另一电容电极。
本发明的有益效果在于：本发明的微晶陶瓷电容芯片能够在高温高压，低温高压下正常工作，长期工作温度最高可达到150℃，长期工作最低温度可达-40℃，工作电压为0-100kv，且能达到无局放效果。
本发明的制备方法制备得到的微晶陶瓷电容芯片的机械强度高，耐高压性能优异，耐高温耐低温性能好。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种微晶陶瓷电容芯片，包括陶瓷本体和分别设置于陶瓷本体两相对面的正负极，所述陶瓷本体包括主料和辅料，主料包括Ba2Ti9O20、BaTi4O9、BaTi3O7、BaTi5O11和BaTi6O13，且Ba2Ti9O20占Ba2Ti9O20、BaTi4O9、BaTi3O7、BaTi5O11和BaTi6O13摩尔总量的81%，辅料包括以下摩尔百分比的原料：Si 4%,Ca 1.5%，As 2.5%，K 2%，Mo 6%；还包括以下摩尔百分比的稳定相：Ba6Ti17O40 9%、Ba4Ti13O30 20%、TiO2 15% 以及介稳相BaTi2O5 18%；所述辅料还包括以下摩尔百分比的原料：In 4%，I 0.5%，上述原料摩尔百分比总量为100%。
如上所述的一种微晶陶瓷电容芯片的制备方法，包括以下步骤：A、按照配方比例取原料并混合至均匀，将混合均匀后的原料至于烧熔炉中烧融；B、将烧融后的原料至于洁净的模具中凝固成型，得到坯料；C、对坯料进行表面粗研磨处理，坯料达到指定厚度和平整度后再进行精细研磨处理；D、将步骤C中研磨完成的坯料至于置换溶液中进行钠钾离子置换处理，然后晾干，在对坯料表面或外圆进行涂釉处理；E、对步骤D得到的坯料至于烘烤设备中进行一次烘烤处理，烘烤完成后于陶瓷本体两相对面的涂设正负极，再将其至于烘烤设备中进行二次烘烤处理。
所述步骤A中烧融炉的烧融温度为2900℃。
所述步骤D中置换处理的处理温度为290℃，处理时间为22h。
所述步骤E中一次烘烤处理的处理温度为190℃，处理时间为1.5h；所述二次烘烤处理的处理温度为800℃，处理时间为28min。
实施例2
一种微晶陶瓷电容芯片，包括陶瓷本体和分别设置于陶瓷本体两相对面的正负极，所述陶瓷本体包括主料和辅料，主料包括Ba2Ti9O20、BaTi4O9和BaTi3O7按摩尔比8:1:1组成的混合物，辅料包括以下摩尔百分比的原料：Si 4.5%,Ca 2%，As 3%，K 2.5%，Mo 6.5%；还包括以下摩尔百分比的稳定相：Ba6Ti17O40 10%、Ba4Ti13O30 21%、TiO2 16% 以及介稳相BaTi2O5 19%；所述辅料还包括以下摩尔百分比的原料：In 5%，I 1.2%，上述原料摩尔百分比总量为100%。
如上所述的一种微晶陶瓷电容芯片的制备方法，包括以下步骤：A、按照配方比例取原料并混合至均匀，将混合均匀后的原料至于烧熔炉中烧融；B、将烧融后的原料至于洁净的模具中凝固成型，得到坯料；C、对坯料进行表面粗研磨处理，坯料达到指定厚度和平整度后再进行精细研磨处理；D、将步骤C中研磨完成的坯料至于置换溶液中进行钠钾离子置换处理，然后晾干，在对坯料表面或外圆进行涂釉处理；E、对步骤D得到的坯料至于烘烤设备中进行一次烘烤处理，烘烤完成后于陶瓷本体两相对面的涂设正负极，再将其至于烘烤设备中进行二次烘烤处理。
所述步骤A中烧融炉的烧融温度为3000℃。
所述步骤D中置换处理的处理温度为300℃，处理时间为24h。
所述步骤E中一次烘烤处理的处理温度为200℃，处理时间为2h；所述二次烘烤处理的处理温度为900℃，处理时间为30min。
实施例3
一种微晶陶瓷电容芯片，包括陶瓷本体和分别设置于陶瓷本体两相对面的正负极，所述陶瓷本体包括主料和辅料，主料包括Ba2Ti9O20、BaTi4O9、BaTi3O7和BaTi5O11按摩尔比6:1:2:1组成的混合物，辅料包括以下摩尔百分比的原料：Si 5%,Ca 2.5%，As 3.5%，K 3%，Mo 7%；还包括以下摩尔百分比的稳定相：Ba6Ti17O40 13%、Ba4Ti13O30 23%、TiO2 17% 以及介稳相BaTi2O5 20%；所述辅料还包括以下摩尔百分比的原料：In 5.5%，I 2%，上述原料摩尔百分比总量为100%。
如上所述的一种微晶陶瓷电容芯片的制备方法，包括以下步骤：A、按照配方比例取原料并混合至均匀，将混合均匀后的原料至于烧熔炉中烧融；B、将烧融后的原料至于洁净的模具中凝固成型，得到坯料；C、对坯料进行表面粗研磨处理，坯料达到指定厚度和平整度后再进行精细研磨处理；D、将步骤C中研磨完成的坯料至于置换溶液中进行钠钾离子置换处理，然后晾干，在对坯料表面或外圆进行涂釉处理；E、对步骤D得到的坯料至于烘烤设备中进行一次烘烤处理，烘烤完成后于陶瓷本体两相对面的涂设正负极，再将其至于烘烤设备中进行二次烘烤处理。
所述步骤A中烧融炉的烧融温度为3100℃。
所述步骤D中置换处理的处理温度为310℃，处理时间为26h。
所述步骤E中一次烘烤处理的处理温度为210℃，处理时间为2.5h；所述二次烘烤处理的处理温度为1000℃，处理时间为32min。
实施例4
一种微晶陶瓷电容芯片，包括陶瓷本体和分别设置于陶瓷本体两相对面的正负极，所述陶瓷本体包括主料和辅料，主料为Ba2Ti9O20，辅料包括以下摩尔百分比的原料：Si5%,Ca 2.5%，As 3.5%，K 3%，Mo 7%；还包括以下摩尔百分比的稳定相：Ba6Ti17O40 14%、Ba4Ti13O30 24%、TiO2 18% 以及介稳相BaTi2O5 20%；所述辅料还包括以下摩尔百分比的原料：In 5.5%，I 2%，上述原料摩尔百分比总量为100%。
如上所述的一种微晶陶瓷电容芯片的制备方法，包括以下步骤：A、按照配方比例取原料并混合至均匀，将混合均匀后的原料至于烧熔炉中烧融；B、将烧融后的原料至于洁净的模具中凝固成型，得到坯料；C、对坯料进行表面粗研磨处理，坯料达到指定厚度和平整度后再进行精细研磨处理；D、将步骤C中研磨完成的坯料至于置换溶液中进行钠钾离子置换处理，然后晾干，在对坯料表面或外圆进行涂釉处理；E、对步骤D得到的坯料至于烘烤设备中进行一次烘烤处理，烘烤完成后于陶瓷本体两相对面的涂设正负极，再将其至于烘烤设备中进行二次烘烤处理。
所述步骤A中烧融炉的烧融温度为3200℃。
所述步骤D中置换处理的处理温度为310℃，处理时间为26h。
所述步骤E中一次烘烤处理的处理温度为210℃，处理时间为2.5h；所述二次烘烤处理的处理温度为1000℃，处理时间为32min。
实施例5
一种微晶陶瓷电容芯片，包括陶瓷本体和分别设置于陶瓷本体两相对面的正负极，所述陶瓷本体包括主料和辅料，主料为Ba2Ti9O20、BaTi4O9、BaTi3O7、BaTi5O11和BaTi6O13按摩尔比5:1:2:3:1组成的混合物，辅料包括以下摩尔百分比的原料：Si 4%,Ca 1.5%，As2.5%，K 2%，Mo 6%；还包括以下摩尔百分比的稳定相：Ba6Ti17O40 9%、Ba4Ti13O30 20%、TiO2 15% 以及介稳相BaTi2O5 18%；所述辅料还包括以下摩尔百分比的原料：In 4%，I 0.5%，上述原料摩尔百分比总量为100%。
如上所述的一种微晶陶瓷电容芯片的制备方法，包括以下步骤：A、按照配方比例取原料并混合至均匀，将混合均匀后的原料至于烧熔炉中烧融；B、将烧融后的原料至于洁净的模具中凝固成型，得到坯料；C、对坯料进行表面粗研磨处理，坯料达到指定厚度和平整度后再进行精细研磨处理；D、将步骤C中研磨完成的坯料至于置换溶液中进行钠钾离子置换处理，然后晾干，在对坯料表面或外圆进行涂釉处理；E、对步骤D得到的坯料至于烘烤设备中进行一次烘烤处理，烘烤完成后于陶瓷本体两相对面的涂设正负极，再将其至于烘烤设备中进行二次烘烤处理。
所述步骤A中烧融炉的烧融温度为3200℃。
所述步骤D中置换处理的处理温度为310℃，处理时间为26h。
所述步骤E中一次烘烤处理的处理温度为210℃，处理时间为2.5h；所述二次烘烤处理的处理温度为1000℃，处理时间为32min。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种微晶陶瓷电容芯片，包括陶瓷本体和分别设置于陶瓷本体两相对面的正负极，其特征在于：所述陶瓷本体包括主料和辅料，主料包括Ba2Ti9O20、BaTi4O9、BaTi3O7、BaTi5O11和BaTi6O13中的至少一种，辅料包括以下摩尔百分比的原料：Si 4-5%,Ca 1.5-2.5%，As2.5-3.5%，K 2-3%，Mo 6-7%；所述辅料还包括以下摩尔百分比的原料：In 4-5.5%，I 0.5-2%；还包括以下摩尔百分比的稳定相：Ba6Ti17O40 9-14%、Ba4Ti13O30 20-24%、TiO2 15-18% 以及介稳相BaTi2O5 18-20%；上述原料摩尔百分比总量为100%。
2.根据权利要求1所述的一种微晶陶瓷电容芯片，其特征在于：所述主料为Ba2Ti9O20。
3.如权利要求1-2任一项所述的一种微晶陶瓷电容芯片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A、按照配方比例取原料并混合至均匀，将混合均匀后的原料置于 烧熔炉中烧融；B、将烧融后的原料置于 洁净的模具中凝固成型，得到坯料；C、对坯料进行表面粗研磨处理，坯料达到指定厚度和平整度后再进行精细研磨处理；D、将步骤C中研磨完成的坯料置于 置换溶液中进行钠钾离子置换处理，然后晾干，在对坯料表面或外圆进行涂釉处理；E、对步骤D得到的坯料置于 烘烤设备中进行一次烘烤处理，烘烤完成后于陶瓷本体两相对面的涂设正负极，再将其置于 烘烤设备中进行二次烘烤处理。
4.根据权利要求3所述的一种微晶陶瓷电容芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤A中烧融炉的烧融温度为2900-3200℃。
5.根据权利要求3所述的一种微晶陶瓷电容芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤D中置换处理的处理温度为290-310℃，处理时间为22-26h。
6.根据权利要求3所述的一种微晶陶瓷电容芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤E中一次烘烤处理的处理温度为190-210℃，处理时间为1.5-2.5h；所述二次烘烤处理的处理温度为800-1000℃，处理时间为28-32min。
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