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中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷及制备方法与流程

时间:2022-02-10 阅读: 作者:专利查询

中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷及制备方法与流程

1.本发明涉及的是一种中介电常数的低温共烧多层陶瓷电容器用的介质陶瓷及其制备方法,属于电子陶瓷技术领域。


背景技术:

2.随着近几十年来的发展,介质陶瓷已成为一种重要且不可缺少的功能陶瓷材料,尤其随着低温共烧技术在多层陶瓷电容器领域内的日益广泛的应用,低温烧结的介质陶瓷的重要性日益凸显,成为低温共烧多层陶瓷电容-ltcc的主要基材。
3.ltcc用介质陶瓷目前的应用有部分是使用介电常数30
±
2的介质陶瓷材料。现有技术中主要使用的材料体系是mg-ti-o体系、mg-si-ti-o及mg-ti-ca-o体系,以及这几个体系互相结合产生的一些衍生体系。这些体系的缺点在于其不容易选择到与mg-ti-o体系、mg-si-ti-o体系这些主体体系能良好匹配的低温烧结助剂(玻璃助剂),而存在一个低温烧结温度和所需电特性之间的平衡关系较差的问题。即烧结温度越低,电性能劣化越严重。


技术实现要素:

4.本发明提出的是中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷及制备方法,其目的旨在克服现有技术存在的上述不足,在降低烧结温度,满足银、铜内电极的前提条件下,获得优良的介质特性,重点是低损耗值和可控的电容温度系数并存。
5.本发明的技术解决方案:中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,陶瓷配方体系为ba-ti-zn-b-o,晶相表达式为:a*bati4o
9-b*zn3b2o6,其中75%wt≤a≤85%wt,15%wt≤b≤25%wt。
6.优选的,所述的中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷的制备方法,包括以下工艺步骤:
7.1)将原材料baco3、tio2按照晶相表达式配料,混合后充分球磨,球磨后烘干、过筛放入刚玉坩埚中,然后保温预烧,得到粉料主要基材;
8.2)将步骤1)获得的粉料主要基材以及低温烧结助剂混合进行充分球磨,球磨后烘干、造粒、过筛;
9.3)将步骤2)过筛后的颗粒压制成圆柱体,然后烧结成瓷,烧结温度850~900℃,即得中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷。
10.优选的,所述的步骤1)中的保温预烧,温度900~1100℃、时间2~4hr。
11.优选的,所述的步骤2)中的低温烧结助剂为zn3b2o6化合物。
12.优选的,所述的zn3b2o6化合物的使用量相对粉料主要基材的质量为15~25%wt。
13.本发明的优点:采用多钛钡体系bati4o9作为主体基相,zn3b2o6化合物为低温烧结助剂。zn3b2o6化合物作为主体成分之一、也作为烧结助剂成分,可起到温度系数、介质损耗调制,以及降低烧成温度的效果,可有效降低烧结温度,并获得很低的损耗,实现可调节的材料的电容温度系数:介电常数为30
±
5,介电损耗值小于0.05%,电容温度系数小于
±
30ppm/℃。本发明介质陶瓷体系介电性能优异,原料无毒且价格低廉,制备工艺简单,在ltcc应用领域内具有广泛的应用前景。
附图说明
14.图1是本发明2个对比例及3个实施例对照表图。
具体实施方式
15.下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
16.中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,陶瓷配方体系为ba-ti-zn-b-o,晶相表达式为:a*bati4o
9-b*zn3b2o6,其中75%wt≤a≤85%wt,15%wt≤b≤25%wt。
17.中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷的制备方法,包括以下工艺步骤:
18.1)将原材料baco3、tio2按照上述化学式配料,混合后充分球磨,球磨后烘干、过筛放入刚玉坩埚中,然后保温预烧,温度900~1100℃、时间2~4hr,得到粉料主要基材;
19.2)将步骤1)获得的粉料基材以及低温烧结助剂(zn3b2o6化合物)按照预定配比(相对基材质量15~25%wt)进行充分球磨,球磨后烘干、造粒、过筛;
20.3)将步骤2)过筛后的颗粒压制成圆柱体,然后烧结成瓷,烧结温度850~900℃,即得中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷。
21.如图1所示,下面结合2个对比例和3个实施例对本发明不同配比情况下的产品性能进行对比。
22.对比例1
23.中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,陶瓷配方体系为ba-ti-zn-b-o,晶相表达式为:a*bati4o
9-b*zn3b2o6,其中a=65%wt,b=35%wt。
24.中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷的制备方法,包括以下工艺步骤:
25.1)将原材料baco3、tio2按照上述化学式配料,混合后充分球磨,球磨后烘干、过筛放入刚玉坩埚中,然后保温预烧,温度900~1100℃、时间2~4hr,得到粉料主要基材;
26.2)将步骤1)获得的粉料基材以及低温烧结助剂(zn3b2o6化合物)按照预定配比(相对基材质量15~25%wt)进行充分球磨,球磨后烘干、造粒、过筛;
27.3)将步骤2)过筛后的颗粒压制成圆柱体,然后烧结成瓷,烧结温度900℃,即得中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,介电常数(dk)(1mhz)25、介质损耗(df)(1mhz)0.20*10-2
、谐振频率温度系数(tcc)(-55
°
~+125
°
)-15.5ppm/℃。
28.对比例2
29.中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,陶瓷配方体系为ba-ti-zn-b-o,晶相表达式为:a*bati4o
9-b*zn3b2o6,其中a=90%wt,b=10%wt。
30.生产时,其余步骤与对比例1相同,烧结温度1200℃,得到的中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,介电常数(dk)(1mhz)28、介质损耗(df)(1mhz)0.10*10-2
、谐振频率温度系数(tcc)(-55
°
~+125
°
)+13.6ppm/℃。
31.实施例1
32.中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,陶瓷配方体系为ba-ti-zn-b-o,晶相表达式为:a*bati4o
9-b*zn3b2o6,其中a=75%wt,b=25%wt。
33.生产时,其余步骤与对比例1相同,烧结温度850℃,得到的中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,介电常数(dk)(1mhz)30.7、介质损耗(df)(1mhz)0.03*10-2
、谐振频率温度系数(tcc)(-55
°
~+125
°
)+5.5ppm/℃。
34.实施例2
35.中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,陶瓷配方体系为ba-ti-zn-b-o,晶相表达式为:a*bati4o
9-b*zn3b2o6,其中a=80%wt,b=20%wt。
36.生产时,其余步骤与对比例1相同,烧结温度880℃,得到的中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,介电常数(dk)(1mhz)31.8、介质损耗(df)(1mhz)0.02*10-2
、谐振频率温度系数(tcc)(-55
°
~+125
°
)+8.2ppm/℃。
37.实施例3
38.中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,陶瓷配方体系为ba-ti-zn-b-o,晶相表达式为:a*bati4o
9-b*zn3b2o6,其中a=85%wt,b=15%wt。
39.生产时,其余步骤与对比例1相同,烧结温度900℃,得到的中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷,介电常数(dk)(1mhz)32.1、介质损耗(df)(1mhz)0.03*10-2
、谐振频率温度系数(tcc)(-55
°
~+125
°
)+10.5ppm/℃。
40.以上所述各部件均为现有技术,本领域技术人员可使用任意可实现其对应功能的型号和现有设计。
41.以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。