[其他]超低温烧成陶瓷组合物

说明书

本发明所涉及到介电陶瓷组合物，它具有高的介电常数（K），比如大约高于12000;低的耗散因素（DF），如大约低于3%;高的绝缘电阻（R）和电容（C）的乘积（RC），比如在25℃时大约高于20000，在85℃时大约高于2000;超低烧成温度，如大约低于1000℃，并且可以在无须对外界气氛进行控制时进行烧成。

由于本发明的陶瓷组合物具有高的介电常数和低的耗散因数，所以它们适用于制造在下文中被称之MLC，具有高电容和小的实际尺寸的多层陶瓷电容器。由于本发明的陶瓷组合物的超低烧成温度，适于制造使用较低熔点的金属及其合金，如100%的银的金属内部电极的MLC。这种较低熔点的金属大大地低廉于通常用于制造这种电极的贵金属。因为本发明的陶瓷组合物无须对外部气氛进行控制而可以烧结，所以它们适于用简单的窑炉设备制造MLC。

除了上述的优点之外，本发明的陶瓷组合物可以以简化的制造工艺和较低的制造成本生产高性能的，高容积效率的MLC。

制造MLC的最普通的材料是添加了诸如SrZrO₃，CaZrO₃，BaZrO₃，CaTiO₃等改性剂的BaTiO₃，SrTiO₃。这些材料所具有的介电常数最高大约为11000，然而，这些材料必须在高于1250℃的温度下烧成。如此高的烧成温度需要使用诸如Pt，Pd，Au等具有高熔点的贵金属及其合金作为内部电极，方可避免在烧成过程中气化或电极材料的其他损失。由于贵金属的价格不断上涨，使用大量内部电极层的高电容MLC的制造成本将受到限制。

可用于烧成MLC介电层的一种现有技术方法中，为了降低普通陶瓷组合物的烧成温度，需要使用诸如Pbo;Bi₂O₃;ZnO;B₂O₃;Al₂O₃;和SiO₂这样一些助熔剂。由于这一工艺方法已经取得烧成温度低达1150℃以下，因而可以使用如70%的Ag和30%的Pb这样的不太昂贵的电极材料。然而已发现这些组合物所具有的介电常数低于6500，这是因为助熔剂通常把一种低介电常数的相带入陶瓷介电体系中。

另一种现有技术的工艺方法包括在还原性气氛，如在Co/Co₂的混合气体中烧制陶瓷组合物，因此在MLC之中可以使用Ni之类的便宜的基体金属电极。然而，这些组合物的介电常数还要低，如低于6000。为了防止陶瓷氧化物或电极金属氧化，同样必须严格控制该陶瓷组合物烧结条件，如温度/气氛。

还有在另一种现有工艺方法中，诸如上述所论及的这些陶瓷组合物，首先在强还原性气氛，如一种N₂/H₂的混合气体中不带电极地进行烧成，以便促进陶瓷中的半导体化和大晶粒的生长，例如达到20微米以上。这种大的半导体晶粒随后在二次气体烧成过程中通过如PbO，Bi₂O₃，B₂O₃等绝缘氧化物的扩散而绝缘化。这些组合物通常具有高于20000的很高的介电常数。然而这些组合物主要是为制造用于低工作电压的园盘状或管状陶瓷电容器而设计的。由于这种大的晶粒尺寸要求每一个介电层的厚度至少为60微米才能承受住所要求的工作电压，因此在MLC中使用这些陶瓷组合物是不实际的。这种高介电常数的优点由于其厚度的极限而减少，这是因为随着制造MLC的工艺的发展趋势，可以制造出更小的和更好的，达到具有较低的K值，如6000，而有较薄的介电厚度，如20微米这一相同目标的介电材料。

在另一种现有技术的工艺方法中，铅的钙钛矿化合物，通常作为松弛化合物而广为人所知，如Pb（FeNb）O₃，Pb（FeW）O₃已被用来制备具有15000以上介电常数的陶瓷组合物。然而当这些组合物用于MLC时却具有下列缺陷中的一种或几种。

（a）耗散因数一般高。

（b）特别是在较高的温度下绝缘电阻低。

（c）烧结温度比1150℃低不了多少。

（d）这种组合物经常要求一种以上的铅钙钛矿化合物和/或多种掺杂化合物，并且由此使制造工艺复杂化，以及成本上升。

（e）为保持理想的配比，该组合物要求严密控制铅蒸气压。因而，制造成本是高的。