中温烧结多层陶瓷电容器用低介微波介质材料 本发明涉及一种电容器瓷料,特别是中温烧结多层陶瓷电容器用低介微波介质材料。
目前,片式多层陶瓷电容器广泛用于滤波、旁路、振荡、补偿等电路中,而以NPO材料为基础的高频独石电容器则以其在电路中的高稳定、高精度而著称.传统的NPO高频电容器一般使用在1MHz至20MHz的频段内,而随着全球信息化时代的到来,微波通信的兴起,使得NPO高频电容器的使用频段向几百甚至几千MHz微波频段发展,因此对于与之相应的NPO多层陶瓷电容器用瓷料也提出了更高的要求。
低介NPO瓷料与高介NPO瓷料相比,所制作的独石电容器可以在一个更广阔的频段下使用,而且,在制造小容量、高精度的高频电容器方面,具有产品一致性、可靠性及命中率高的不可替代的优势。国外在这方面的研究,以美国TAM公司的MgTiO3/CaTiO3系统的使用最为成功,其介电常数ε为15左右;而在国内该方面的研究较少。
本发明的目地,是从本国瓷料及独石电容器生产工艺的特点出发,提供一种价格低廉、电性能不次于国外最好产品水平的、具有自己特色的低介NPO瓷料系统,以用于片式多层陶瓷电容器的生产。
本发明的配方组成(重量百分比)为:
正钛酸镁晶相(Mg2TiO4) 85~92%
硅酸镁晶相(Mg2SiO4) 3~10%
铝硅酸铅玻璃 1~4%
钛酸钙(CaTiO3) 3~8%
碳酸锰或氧化钴及其它杂质 0.1~0.7%
在上述配方中,Mg2TiO4、Mg2SiO4为主晶相,用铝硅酸铅玻璃作为助熔剂,调整和降低瓷料的烧成温度;以加入负温系数的CaTiO3来调整瓷料的正温系数,使瓷料的温度系数接近于零;而加入少量的MnCO3和Co2O3,可提高瓷料的绝缘电阻率,且Mn2+可置换Mg2SiO4中的Mg2+,形成固熔体,可避免瓷料的老化和降低损耗。
采用上述配方组成的本发明,介电性能与国外最好产品的水平相当,特别其中的介电常数ε为15,而价格则只有国外产品的三分之一,可替代进口,为国家节省大量外汇,提高国产电容器产品的市场竞争力;本发明还具有以下特点:
1、可在较低温度(1100±30℃)下烧成,使用3/7钯银内电极浆料,产品可靠性高;
2、无须淬火工艺,防止因淬火的热应力造成的微裂纹,提高产品的可靠性,适合于引进生产线工艺。
3、用本发明制成的多层陶瓷电容器,产品一致性好,成品率高、介电性能优良。
下面结合实施例对本发明作进一步描述:
表1是本发明的四个最佳比例配方(重量百分比)。表1
如表1所示配方中,要求使用高纯度原材料。
其中:
1、Mg2TiO4主晶相是用碱式碳酸镁、二氧化钛按其摩尔比例在容器中与去离子水湿式合成均匀混合物,混合后,将均匀混合物放在不锈钢盘中烘干,然后粉碎成细粉,这些细粉放在AL2O3坩埚内,在1200℃焙烧2~4小时,然后再粉碎备用。
2、Mg2SiO4主晶相烧块是用碱式碳酸镁、二氧化硅原料,按上述第1点方法均匀混合、烘干、粉碎成细粉,然后放在AL2O3钳埚内,在1320℃焙烧3~5小时,然后再粉碎备用。
3、铝硅酸铅玻璃用AL2O3、SiO2、ZnO、PbO按比例以同上方法均匀混合、烘干,粉碎成细粉,然后放在Al2O3坩埚内,在450~500℃焙烧40~60分钟,然后再粉碎备用。
将上述Mg2TiO4、Mg2SiO4主晶相烧块、铝硅酸铅玻璃及相关添加剂CaTiO3、MnCO3、Co2O3等原料,按比例放入三维振动超细磨机中,研磨20-40小时,成为粒径1.0μm左右、比表面积4-6M2/g的超细粉。
将上述磨成的超细粉用带状注浆成型工艺制成带状浇注件,在温度1100±30℃下,焙烧2~4小时,使其烧结致密,成为基本无孔的多层陶瓷电容器,可在高频(1MHz~200MHz)下使用。
用本发明四个最佳比例配方做成的多层陶瓷电容器,其电性能如下表2所示