[发明专利]水体系化学包覆制备贱金属内电极多层陶瓷片式电容器介质材料

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷电容器材料技术领域，具体涉及一种贱金属内电极多层陶瓷片式电容器及其专用陶瓷粉料以及它们的制备方法。

背景技术

多层陶瓷电容器(Multilayer Ceramic Capacitors)简称MLCC。它将陶瓷坯体与内电极交替叠层，共烧为一个整体。MLCC特别适合于片式化表面贴装，可大大提高电路组装密度，缩小整机体积，这一突出的特性使MLCC成为世界上用量最大、发展最快的一种片式化元件。根据国际电子工业协会EIA(Electronic Industries Association)标准，X7R温度稳定型MLCC是指以25℃的电容值为基准，在温度从-55℃到+125℃的范围之内，容温变化率(TCC)≤±15％，介电损耗(DF)≤2.5％；X5R温度稳定型MLCC是指以25℃的电容值为基准，在温度从-55℃到+85℃的范围之内，容温变化率≤±15％，介电损耗(DF)≤2.5％。温度稳定型MLCC按组成分两大类：一类由含铅的铁电体组成，另一类以BaTiO₃基非铅系的铁电体组成。而后者由于对环境无污染，并且机械强度及可靠性优于前者，因此非铅系BaTiO₃基温度稳定型MLCC具有广阔的应用前景。

基于降低成本的考虑，发展Ni、Cu等贱金属作为内电极(BME)材料以代替Ag、Pd等贵金属是MLCC的一个重要发展方向。但是Ni、Cu等金属在空气中烧结会发生氧化，失去作为内电极的作用，因此需要使用中性或者还原性气氛。同时为保证钛酸钡基介电陶瓷在中性或还原气氛下烧结后不成为半导体，而且有足够的绝缘电阻和优良的介电性能，需加入Mg、Mn等主元素进行调节。在美国专利US-005403797A中，陶瓷材料的基本组成是BaTiO₃-Y₂O₃-MgO-V₂O₅。该组成基本满足X7R性能要求，室温介电常数为2500以上，但是烧结温度过高，大于1350℃；介电温度系数较大，在-55℃接近-15％；损耗较大，基本都高于2.0％。因此不适合用于大规模生产。在德国专利中DE-19918091A1，陶瓷材料的基本组成是BaTiO₃-MgO-MnO-V₂O₅-Al₂O₃-Ho₂O₃-BaCO₃-SrO-CaO-CoO-ZrO₂。该组成满足X7R性能要求，室温介电常数可在2000～4000进行调节，但是烧结温度过高，大于1300℃，介电温度系数较大，在-55℃或125℃接近-15％，不适合用于大规模生产。在美国专利US-20040229746A1中，陶瓷材料基本组成为BaTiO₃-Mn₃O₄-Y₂O₃-Ho₂O₃-CaCO₃-SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-MgO-CaO，可在1200℃～1300℃进行烧结，但陶瓷晶粒大于500nm，不利于大容量超薄层BME-MLCC应用。

电子元器件小型化、高性能的发展趋势要求贱金属内电极多层陶瓷电容器(BME-MLCC)朝着大容量、超薄层的方向发展。介质单层厚度不断降低，从5μm降到2μm，1μm甚至更薄。这就对陶瓷介质材料晶粒尺寸提出更高的要求，为保证器件的可靠性，陶瓷晶粒尺寸也要相应的从500纳米降低到200纳米，100纳米乃至更小，并且要求陶瓷晶粒的大小均匀。但是，晶粒尺寸的减小往往引起介电常数的降低，在美国专利US-62709906B1中，陶瓷晶粒尺寸降为100～200纳米时，介电常数为1600～1800，均低于2000。因此，如何更均匀、有效、经济地进行元素掺杂，控制陶瓷介质材料的组成、微观结构及烧结工艺以获得超细晶、粒度均匀并且高性能的MLCC材料以满足大容量、超薄层贱金属内电极多层陶瓷电容器的要求是本发明所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种作为贱金属内电极多层陶瓷片电容器介质材料的陶瓷粉体。