[发明专利]一种晶界层半导化陶瓷基片用氧化剂及其涂覆方法

说明书

一种晶界层半导化陶瓷基片用氧化剂及其涂覆方法，组分按质量百分比为：Bi₂O₃ 40％～70％、Pb₃O₄ 20％～50％、CuO 5％～20％、B₂O₃ 10％～15％、Al₂O₃ 5％～15％、NiO 0.1％～5％、MnO₂ 0.1％～5％。所得晶界层陶瓷基片介电常数为30000±3000，介电损耗0.3％～0.8％，绝缘电阻≥10¹¹Ω，容量温度变化率≤±15％(‑55℃～125℃)，介电常数允许偏差＜±10％，解决了现有氧化剂及其涂覆方法制备的电容器绝缘电阻低、电容量波动范围大等问题。决定了晶界层单层陶瓷电容器的主要性能，适用于批量生产，推动了高性能、小型化单层陶瓷电容器的发展。

技术领域

本发明属于陶瓷电容器领域，具体来说属于半导体陶瓷电容器领域，更进一步来说，涉及晶界层半导化陶瓷基片用氧化剂及其涂覆方法。

背景技术

晶界层单层陶瓷电容器由于尺寸小、电容量大、容量温度变化率小(≤±15％@-55℃～125℃)、频率特性好等优点，被广泛应用于微波混合集成电路，起隔直、滤波、耦合、去耦、阻抗匹配及共面波导等作用，适用于微组装引线键合的封装工艺，在通讯设备中的用量越来越大。

SrTiO₃作为晶界层单层陶瓷电容器用关键功能材料，是一种典型的钙钛矿型氧化物，在居里温度以上没有结构相变，温度稳定性与频率特性很好，与CCTO、TiO₂、NiO等高介陶瓷相比，介电损耗很低(≤0.02)且稳定性优异，同时与BaTiO₃体系相比不会导致疲劳和老化问题。因此，被广泛应用于高性能晶界层单层陶瓷电容器用陶瓷基片的生产。

SrTiO₃晶界层陶瓷基片的制备方法，目前主要有一步法和两步法，其中一步法是将半导化剂和绝缘氧化剂同时加入SrTiO₃基料中，在合适的气氛和温度条件下，通过一次烧结同时完成陶瓷材料晶粒的半导化和晶界的绝缘化；两步法是指先在还原气氛条件下经过一次烧结实现陶瓷材料晶粒的半导化，再将氧化剂涂覆在已经半导化的陶瓷基片表面，在空气烧结炉中经过二次烧结后实现晶界的绝缘化。一步法制备晶界层材料耐压特性较差，一般仅适用于制备低电压(16V或25V)晶界层单层陶瓷电容器产品。因此，目前国内外厂家普遍采用两步法进行晶界层陶瓷基片的生产，但是受氧化剂及其涂覆工艺的影响，国内制备的晶界层陶瓷基片主要存在绝缘电阻偏低和电容量一致性较差等问题。2017年中国专利CN 105276362B中提供了一种氧化剂的制备方法，但是制备的电容器绝缘电阻＜100GΩ，使用电压在50V以下，同时该专利也未提供涂覆工艺，无法评估制备晶界层陶瓷基片电性能的一致性。

因此，选择合适的氧化剂配方及制备工艺技术，以及如何均匀的将氧化剂浆料涂覆在已半导化的陶瓷基片表面，实现厚度精确可控，成为了本领域亟需解决的技术问题。目前，在氧化剂涂覆方面主要有丝网印刷和浸润等方法，但均无法实现对涂覆厚度的精确控制。这使得制备的电容器电容量波动范围达到20％～25％，绝缘电阻仅能达到10⁹Ω～10¹⁰Ω。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是：提供了一种晶界层半导化陶瓷基片用氧化剂配方及氧化剂浆料的制备方法，该方法具有成本低、操作简便、易于实现批量生产等优点。

本发明的目的是：提供了一种氧化剂浆料的涂覆方法，该方法不仅涂覆均匀性好且可以实现对涂覆厚度的精确控制，制备的晶界层陶瓷基片介电常数K为30000±3000，介电损耗0.3％～0.8％，绝缘电阻≥10¹¹Ω，容量温度变化率(-55℃～125℃)≤±15％，介电常数允许偏差可以控制在±10％以内，解决了市场常规晶界层单层陶瓷电容器绝缘电阻偏低(≤10¹⁰Ω)和电容量波动大(≥20％)等问题。