[其他]具有平直温度系数特性的低温焙烧的介电陶瓷组分

说明书

本发明是关于低温焙烧所制得的介电陶瓷组分，在宽温度范围内，其介电常数的变化不超过基值的15%。本发明更明确地提出介电常数超过2400的介电陶瓷组分的制备方法-将含有介电氧化物和陶瓷助熔剂混合后的陶瓷制备基剂在不超过约1150℃下焙烧即可制得。

多层陶瓷电容器通常采用浇铸或其它方法制成介电陶瓷粉末的绝缘层，再放好导体金属电极层-通常是金属糊状物，然后将上述元件组装成多层电容器。钛酸钡是一种常用于制备绝缘陶瓷层的介电氧化物。因为钛酸钡的居里温度高，所以常用其它氧化物与钛酸钡反应成固体溶液来降低得到的陶瓷材料的居里温度。材料在居里温度下的介电常数最高，所以希望制作电容器材料的居里温度在室温左右。某些其它氧化物，如二氧化锰也可以加入来改进材料的绝缘强度，并做为晶粒成长调节物控制其介电常数。

制作多层电容器的陶瓷组分的介电常数随温度变化的大小也是很重要的。包括钛酸钡的很多介电陶瓷组分的介电常数，当温度升高或降低，变化显著。制作多层电容器理想的介电陶瓷组分需要在宽温度范围内具有稳定的介电常数，其变化不应超过在25℃（室温）下的介电常数基值的正或负15%。为了调节居里温度，必需用选定的氧化物与钛酸钡反应，才能得到平直的温度特性。制备介电常数大于2000，并对温度稳定的电容器的材料，通常要在空气中和高于1150℃的温度下焙烧熟化。在这种温度下，金属电极层一定要用较不活泼，较高熔点的所谓贵金属的合金，如钯和银，钯和金和其它技术上已知的价昂合金制作。只有这样才能避免或是电极与绝缘陶瓷层反应，或是电极可能熔化而造成导电层的中断。如果能在低于1150℃焙烧制备介电常数大于2000并具有合适的温度特性的陶瓷组分，那就可以选用比较便宜的电极材料，而不牺牲电容器的性能。以前用于在1150℃以下制作多层电容器的介电陶瓷组分的介电常数小于2000，满足不了大多数用途的要求。

本发明的目标之一是生产一种在宽温度范围内具有稳定介电常数的陶瓷组分。本发明的另一个目标是在低温下焙烧生产介电常数大于2400并随温度变化小的陶瓷组分。

本发明采用低温焙烧由两种成分组成的介电陶瓷组分，来达到上述及其它目标，其中主要的成分是陶瓷制备基剂，次要的成分是玻璃料或陶瓷助熔剂。更明确地讲，本发明的介电陶瓷组分中，主要成分约占93.5%-96.5%（重量），次要成分约占3.5%-6.5%（重量）。

陶瓷组分的主要成分是介电氧化物的陶瓷制备基剂，含钛酸钡（BaTiO₃），五氧化铌和氧化钴，也可以是含上述氧化物的物料或氧化物母体。在陶瓷制备基剂中最好选用TAM Ceramics TICONHPB，产品号52901高纯度钛酸钡。陶瓷制备基剂的成分以氧化物计为：钛酸钡约98.0%-99.0%（重量），五氧化铌约0.97%-1.54%（重量），氧化钴约0.19%-0.32%（重量）。

次要成分的陶瓷助熔剂含有钛酸铋，钛酸铅（PbTiO₃），氧化锌和氧化硼，也可以是含上述氧化物的物料或其氧化物母体。钛酸铋的分子式是Bi₂Ti₂O₇，或其含氧化物的物料或氧化物母体，而其组成比例为Bi₂Ti₂O₇。玻璃料的成分是：钛酸铋约占16%-60%（重量），钛酸铅约占8%-52%（重量），氧化锌约占18%-35%（重量）和氧化硼约占5%-11%（重量）。

此外，陶瓷制备基剂和陶瓷助熔剂中还可以加入二氧化锰，或其母体如碳酸锰，或含锰离子的溶液。二氧化锰的加入量约占陶瓷制备基剂和陶瓷助熔剂总重量的0-0.114%，以约0.05%为佳。

在较好的实际例子中的组成是：在介电组分总重量中，陶瓷制备基剂约占93.5%-96.5%;玻璃料约占3.5%-6.5%，更理想的组成比例是：陶瓷制备基剂约占95%（重量），玻璃料约占5%（重量）。

在上述实例的玻璃料中，钛酸铋对钛酸铅的重量比例约为7.33∶1至0.33∶1，钛酸铋和钛酸铅的添加量对氧化锌和氧化硼的添加量约为3.20∶1至1.24∶1。较好的氧化锌含量约占陶瓷制备基剂的1.22%-1.6%（重量），较好的氧化硼含量约占陶瓷制备基剂的0.38%-0.50%（重量）。