[发明专利]一种介电陶瓷组合物制成的陶瓷电容器及制造方法

说明书

本发明公开了一种介电陶瓷组合物制成的陶瓷电容器及制造方法，包括基体粉末和基于基体粉末的辅助成分；包括以下步骤：A、首先对基体粉末和辅助成分分别进行研磨预分散，使D₉₀＜1um，最终二者充分地混合研磨分散，达到(D₉₀‑D₁₀)/D₅₀＜1，则辅助成分与基体粉末得到充分的分散与包覆，形成均匀完整的芯‑壳结构；B、采用空气气氛排塑初步制得多层陶瓷电容器，其中高温＜300℃，保温时间≥5h；C、采用N₂‑H₂‑H₂O气氛对多层陶瓷电容器进行烧结，其中烧结最高温度控制在1220℃～1300℃，保温时间2h，然后降温至1100℃，保温时间≥2h。本发明具有超高常温与高温绝缘电阻，并在高温下保持超长寿命，能够应用于各种苛刻条件并确保产品性能的稳定与高可靠性。

技术领域

本发明涉及陶瓷电容器技术领域，具体是一种介电陶瓷组合物制成的陶瓷电容器及制造方法。

背景技术

近年来，随着电子器件在集成化、功能化、高可靠及低成本化方向发展，特别是未来5G智能时代的到来，以及军用领域的未来发展方向，多层陶瓷电容器的工作条件日趋严峻。因此迫切需要降低损耗、提高绝缘性，尤其是高温高压条件下的绝缘特性，以及提高其介电强度，保证其在各种复杂的环境条件下具有高可靠性与稳定性；同时多层陶瓷电容器持续向着大容量薄层化方向发展，对成本的要求也越来越甚。综上所述，亟待开发超高绝缘特性、低损耗、高介电常数的贱金属(如镍等)多层陶瓷电容器的介电组合物与多层陶瓷电容器。

目前市场上的镍电极技术的多层陶瓷电容器，大多数产品虽然在常温下保持较高的绝缘电阻，但是在高温下(≥125℃)或高压下，随着时间的增加，会出现绝缘电阻的急剧下降、漏电流指数级增加，从而导致产品的急剧发热、早期短路失效，无法满足高可靠产品的性能与寿命要求。这主要是因为使用镍电极技术的多层陶瓷电容器，一方面，为了防止镍电极的氧化，必须在还原气氛重烧结，而在还原气氛中烧结，现有的抗还原介电组合物和工艺，在产品内部仍然存在各种弱束缚的氧空位和电子等载流子，在高压及高温下，易获得能量而发生跃迁，形成导电粒子；另一方面，由于大容量薄层化，导致晶界阻挡的减少，导电粒子迁移的路径变短，因此，在温度升高时，被激发的导电粒子更易迁移至两端电极，从而导致漏电流的增加，出现产品绝缘电阻的降低而失效。而根据现有文献报道，CN1072831(叠层陶瓷电容器)尽管也具有相对较高的绝缘电阻，但是其高温寿命(15kV/mm，150℃)不超过230小时，综合性能依旧偏弱。

为了解决这些问题，需要发明一种合适的介电陶瓷组合物，并以合适的工艺实现材料的最佳性能，基于钛酸钡基介电材料的特性，必须在损耗、温度特性、绝缘性能、介电常数等方面综合平衡，探索最佳的镍电极的介电组合物配方与实现介电性能的最佳工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种介电陶瓷组合物制成的陶瓷电容器及制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种介电陶瓷组合物，包括基体粉末和基于基体粉末的辅助成分，所述基体粉末包含Ba_mTiO₃，其中0.995＜m＜1.030，且基体粉末的颗粒分布均匀，平均粒径≤300nm；所述辅助成分包含稀土氧化物、碱土金属氧化物或碳酸物、过渡金属氧化物、助烧结剂氧化物的组合物或玻璃化合物。

作为本发明再进一步的方案：所述基体粉末采用固相法、草酸盐法、水热法中的任意一种方法制得。