[发明专利]薄介质X7R MLCC介质瓷料

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种以钛酸钡为基的MLCC介质瓷料及其制备方法。

背景技术

当前，随着电器和电子设备向小型化、高性能等方面的快速发展，在这些设备中所使用的多层陶瓷电容器也面临更小尺寸和更大容量的要求。为了实现更小尺寸和更大容量，这样的多层陶瓷电容器的介质层厚度变得越来越薄，同时层叠的数量也越来越多。目前，BaTiO₃介质层达到300层以上，而其厚度为3μm或更小，以便获得具有超高容量的电容器。为了生产这样的具有超高容量的多层陶瓷电容器，关键是使该介质层尽可能薄，这就要求介质瓷料的粒度更细，平均粒径不能超过0.2μm，对于钛酸钡基的介质瓷料，其平均粒径要求为0.08～0.18μm，优选0.1～0.15μm。当介质层变得更薄时，微观结构决定了介质特性和可靠性。这就要求主成分BaTiO₃具有高结晶度、颗粒形貌规整、单分散、高纯度；同时主成分和辅助成分不但颗粒粒径要匹配而且要混合的非常均匀，使之均匀的包覆在BaTiO₃的表面，保证瓷料具有良好的芯-壳结构，从而使瓷料具有高介电常数和良好的TCC。

对于主成分BaTiO₃来说，采用液相法来生产；液相法生产的钛酸钡具有：单分散、精细陶瓷、化学均一性好、高纯度、高结晶度；更适合于生产介质层厚度3μm以下的多层陶瓷电容器。

对于辅助成分MnO₂或MnAc₂、RE₂O₃、MgO或MgAc₂、TiO₂，要求原料纯度≥99.5％，并对原材料进行预处理(MnAc₂、MgAc₂除外)，粒度要求小于0.1μm，这样辅助成分能均匀的包覆在BaTiO3的表面，形成良好的芯-壳结构，从而获得良好的介电性能。

烧结助剂玻璃粉由上述玻璃组合物组成，并且为粒径在80nm至200nm之间的超细粉末。为了形成厚度为3μm或更小的薄介质层，将粒径在80nm至180nm范围内的BaTiO₃基瓷料用作介电浆料，因此，当加入到介电浆料中的玻璃粉具有1μm或更大的粒径时，则难以均匀制作厚度3μm以下的薄介电层；同时可以降低多层陶瓷电容器的烧结温度。

EIA标准定义的X7R的具体含义是：X代表工作温区的低温极限-55℃，7代表工作温区的高温极限+125℃，R代表在工作温区内所有温度点(-55℃～+125℃范围内)的电容量相对于室温25℃时的变化率小于或等于±15％。

发明内容

本发明提供一种以钛酸钡为基的MLCC介质瓷料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种薄介质X7R MLCC介质瓷料，包括：主成分BaTiO₃；辅助成分MnO₂或MnAc₂、RE₂O₃、MgO或MgAc₂、TiO₂和烧结助剂玻璃粉；RE选自Y、Dy、Gd、Er、Tb、Ho中至少一种；玻璃组合物包括K₂O、B₂O₃、ZnO、CaO、SiO₂。

介质瓷料组合物由下式表示：

aBaTiO₃+b(MnO₂或MnAc₂)+cRE₂O₃+d(MgO或MgAc₂)+eTiO₂+f烧结助剂，其中，a、b、c、d、e、f满足如下关系：以wt％计，a＝100，0.02≤b≤2.0，0≤c≤5.0，0.05≤d≤2.0，0.05≤e≤1.0，0.1≤f≤2.0，并且b+c+d+e+f≤2.0，0.995≤Ba/Ti≤1.03；玻璃组合物由下式表示：gK₂O+hB₂O₃+iZnO+jCaO+kSiO₂，其中，g、h、i、j、k满足如下关系：以mol％计，g+h+i+j+k＝100，2≤g≤10，5≤h≤20，10≤i≤25，0≤j≤25，50≤k≤80。