CN113135750B - 一种提高晶界层电容器电阻的绝缘化剂及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体、电子功能材料领域，公开了一种提高晶界层电容器电阻的绝缘化剂及其使用方法，所述绝缘化剂中包括Pb3O4、CuO、B2O3，并用新的氧化剂CBi2O5替代了Bi2O3，将CBi2O5、Pb3O4、CuO、B2O3按一定质量比混合制成新的绝缘化剂，并通过瓷片绝缘化的过程，使用绝缘化剂，得到电阻值更高的电容器瓷片，提高电容器的性能。

Description

一种提高晶界层电容器电阻的绝缘化剂及其使用方法
技术领域
本发明属于半导体、电子功能材料领域，具体涉及一种提高晶界层电容器电阻的绝缘化剂及其使用方法。
背景技术
STO晶界层电容的电阻取决于位于晶界处的绝缘层，国内一般采用二次烧结法法技术获得高阻值晶界层电容瓷片，因此在瓷片绝缘化时选择适当氧化剂涂覆物至关重要。同时由于在二次烧结法中，氧化剂涂覆物经过热扩散进入晶界形成第二相绝缘层，氧扩散进入晶粒表层形成扩散层，绝缘层和扩散层的厚度和形态很难控制，因此最终瓷片的电阻值大小和均匀性很难保证。目前国内市场的STO III类瓷，尺寸为1mm(长)×1mm(宽)，厚0.25mm，电容值为900-1000pF(介电常数25000–30000)，加载电压为50V时，电阻值一般在1G–5GΩ，耐压值小于100V，选择还有优良性质氧化剂的绝缘化剂，能有效的提升电容器瓷片的电阻，提升电容器的性能，因此，研发一种优良的绝缘化剂，对于提高电容器瓷片的阻值有着重要的意义。
发明内容
针对上述情况，本发明提供了一种提高晶界层电容器电阻的绝缘化剂及其使用方法，用在载体(包含溶解剂和黏合剂)溶解度更高的氧化剂CBi2O5代替常用的Bi2O3得到更优良的绝缘化剂。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种提高晶界层电容器电阻的绝缘化剂，其特征在于，由CBi2O5、Pb3O4、CuO、B2O3按一定质量比混合制成。
优选的，所述绝缘化剂各组分重量比分别为CBi2O535-45、Pb3O425-31.9、CuO20-25.4、B2O310-12.7，其中，所述Pb3O4、CuO、B2O3重量比固定为25：20：10。
进一步优选的，所述绝缘化剂各组分重量比分别为CBi2O545、Pb3O425、CuO20、B2O310。
上述任一种绝缘化剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将CBi2O5、Pb3O4、CuO、B2O3按照一定的质量比充分混合后放入球磨机中球磨12h得到绝缘化剂；
步骤二、在匀胶机上，将得到的绝缘化剂在电容器瓷片上涂抹均匀；
步骤三、再将电容器瓷片放入管式炉中，在空气氛围下，在1180℃温度下保温2-4h后降温，经过0.5-1h降至900-930℃，再自然降温降至室温，得到阻值提高的电容器瓷片。
本发明所具有的有益效果为：
氧化剂混合需要在载体中进行，氧化物在载体中的溶解度很大程度上决定了氧化剂的浓度，进而决定热处理过程中可以渗透进晶界层的受主离子浓度。在新的氧化剂CBi2O5中，Pb3O4、CuO这两种金属氧化物作为受主离子源产生势垒电阻，用在载体(包含溶解剂和黏合剂)溶解度更高的CBi2O5代替常用的Bi2O3来进行O2的传导，B2O3作为分散剂使用，制备出的STO晶界层电容器瓷片。
附图说明
图1是两种不同配方的氧化剂处理后的瓷片电阻值的统计图；
图2是CBi2O5在氧化剂中的质量占比升高时(0.3，0.35，0.4，0.45)电阻值的统计图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明具体实施例如下：
实施例1：选取化学纯SrCO3和TiO2作为主料，在其中加入质量分数1％的消泡剂(型号AKM-0531)和质量分数1％的分散剂(型号TSF)，放入装有乙醇的球磨罐中在行星式球磨机中球磨24h得到浆料。再经过流延、干燥、叠片和热压(流延厚60um,叠4层，压强100MP)后得到45mm×45mm，厚度为0.24mm的初步瓷片。
将生胚放入箱式炉中，在空气气氛中排胶一小时，其中排胶温度为600℃，将排胶后的陶瓷片放入管式炉中，在N2/H2气氛中进行还原工艺，其中还原温度为1380℃，时间为2h。
瓷片绝缘化：使用本发明制作的氧化剂涂覆在瓷片表面，氧化剂由CBi2O5、Pb3O4、CuO、B2O3按照质量比45：25：20：10的配比充分混合后放入球磨机中球磨12h得到，涂覆过程在匀胶机上完成，再将瓷片放入管式炉中，在空气氛围1180℃条件下s，保温2h后降温，经过0.5h降至930℃，再自然降温降至室温。
将做好的瓷片放在丝网上，用印刷工艺在瓷片表面镀上厚度均匀的银浆，在700℃下烧结0.5h形成银电极，即可用来测试性能。
将40x 40mm的大瓷片切成1×1mm样品，最后得到最终的STO晶界层陶瓷电容器产品。
本实验还配置了多组成分的氧化剂，其中不改变的Pb3O4、CuO、B2O3质量比，只改变了CBi2O5在总体的质量占比。
实施例2：所述实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：将瓷片绝缘化中CBi2O5、Pb3O4、CuO、B2O3按照质量比40：27.3：21.8：10.9的配比进行实验，最后在空气氛围1180℃条件下，保温2.5h后降温，经过0.6h降至920℃，再自然降温降至室温。
实施例3：所述实施例3与实施例1基本相同，其不同之处在于：将瓷片绝缘化中CBi2O5、Pb3O4、CuO、B2O3按照质量比35：29.6：23.6：11.8的配比进行实验，最后在空气氛围1180℃条件下，保温3h后降温，经过0.7h降至910℃，再自然降温降至室温。
实施例4：所述实施例4与实施例1基本相同，其不同之处在于：将瓷片绝缘化中CBi2O5、Pb3O4、CuO、B2O3按照质量比30：31.9：25.4：12.7的配比进行实验，最后在空气氛围1180℃条件下，保温4h后降温，经过1h降至900℃，再自然降温降至室温。
将最终的产品在室温下放置3天后，用同惠TH2681型绝缘电阻测试仪测试一系列产品的绝缘电阻。测量选择单次非连续测量，测量电压为50V，充电时间设为30s，并与使用常规氧化剂Bi2O3制得的电容器瓷片进行比较，得到如下图所示的结果：
根据图1可知：两种不同配方的氧化剂处理后的瓷片电阻值的统计图。我们从两种不同的氧化剂处理后的瓷片成品上的不同区域各挑选了50个1mm×1mm的样品进行测量，测试结果表明，在50V下，经过Bi2O3、Pb3O4、CuO、B2O3(质量比为45:25:20:10)氧化剂处理后的STO电容器电阻值分布在3—4GΩ之间，而经过CBi2O5、Pb3O4、CuO、B2O3(质量比为45:25:20:10)氧化剂处理后的STO电容器电阻值分布在8—15GΩ之间。可以得出，新型氧化剂较常用氧化剂制得的电容器瓷片电阻值提高了3—5倍。
根据图2可知：测量电压为50V，测量时间为30s。从图中可以看出，随着CBi2O5含量的增大，STO晶界层电容器的电阻值也跟着增大，表明在绝缘化过程中CBi2O5有着很好的导通氧的作用，随着质量比的增加，这种作用变得十分显著。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种提高晶界层电容器电阻的绝缘化剂，其特征在于，由CBi2O5、Pb3O4、CuO、B2O3按一定质量比混合制成；
所述绝缘化剂各组分重量比分别为CBi2O535-45、Pb3O425-31.9、CuO20-25.4、B2O310-12.7，其中，所述Pb3O4、CuO、B2O3重量比固定为25：20：10。
2.根据权利要求1所述的一种提高晶界层电容器电阻的绝缘化剂，其特征在于，所述绝缘化剂各组分重量比分别为CBi2O545、Pb3O425、CuO20、B2O310。
3.权利要求1-2所述的任一种绝缘化剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将CBi2O5、Pb3O4、CuO、B2O3按照一定的质量比充分混合后放入球磨机中球磨12h得到绝缘化剂；
步骤二、在匀胶机上，将得到的绝缘化剂在电容器瓷片上涂抹均匀；
步骤三、再将电容器瓷片放入管式炉中，在空气氛围下，在1180℃温度下保温2-4h后降温，经过0.5-1h降至900-930℃，再自然降温降至室温，得到阻值提高的电容器瓷片。
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