[发明专利]一种片式多层陶瓷电容电介质瓷浆及电介质制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷电介质材料的新工艺，涉及一种片式多层陶瓷电容电介质瓷浆及电介质制备方法，所制备电介质材料可以应用于法拉第原理的电容器中的绝缘层，如MLCC中的电介质层。

背景技术

介电性能是判断物质蓄能能力的一个重要指标，钛酸钡因具有较高的介电能力，因此是国内外研究、制作超级电容的一个重要基础，而提高以钛酸钡为主要成分绝缘层的性能也是一个研究热点，包括提高绝缘层的介电常数，降低介电损耗，提高耐压能力等。目前国内外超级电容产品即片式多层陶瓷电容的制作主要包括陶瓷介质薄膜成型、内电极制作、电容芯片制作、烧结成瓷、外电极制作、性能测试、包装发货等工序。其工艺制作流程如图1所示。

在制作中，其瓷浆组分的选择和烧结成瓷是最重要的工艺过程。在配制陶瓷浆料时，需加入众多的添加剂，如黏合剂、分散剂等，有时也需要对陶瓷粉进行改性。现在的主流方法，在烧结成瓷时，需要在300度排胶两小时，之后在1300度左右高温烧结4小时。高温大大增加了对金属电极的要求，并且为防止金属电极氧化，需要保护气气氛烧结。这在多个方面增加了成本和对工艺的要求，使其生产过程较复杂。主流的方法造成耗能较大，这不但不符合低碳的要求并且生产成本高，同时对电极和生产设备要求高(抗高温)。其烧结原理是：在一定温度下(一般在1300℃以上)对钛酸钡进行烧结，使颗粒重排、晶界滑移，引起流动传质，物质通过扩散，填充到颗粒点接触的颈部和气孔，使颈部长大，气孔减小，并最终使坯体致密化。

如何实现在降低烧结温度的情况下保持或提高电介质材料性能，进而降低生产成本，生产性价比较高的超级电容是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种片式多层陶瓷电容电介质瓷浆及电介质制备方法；本发明通过添加一定配方的助烧剂，即添加质量分数3～4％的九水偏硅酸钠俗称水玻璃和0.8-1.2％的二氧化硅的复合助烧剂能使BTO陶瓷的烧结温度从1300℃降至100℃，并且略去了排胶的过程，其中助烧剂的占比为占钛酸钡的质量比。随着水玻璃添加量的增加，介电常数先增大后减小，介质损耗先下降后趋于稳定，频率温度系数减小。添加3％的水玻璃和1％的二氧化硅使BTO陶瓷在100℃烧结1.5h，获得了最佳介电性能：εr＝2351。根据本配方可以在大大降低烧结温度(从主流的1300度到本配方的100度)和时间(从主流的7h到本配方的1.5h)的条件下，得到介电常数可达εr＝2851的介电质层，约为主流(εr＝8000-10000)的1/3的介电质材料，本发明从各方面大大减少了耗能，用此方法生产MLCC电容器，可得到生产成本极低，蓄能较好的电容器。

本发明的技术方案为：

一种片式多层陶瓷电容电介质瓷浆，主要成分为钛酸钡，其特征在于还包括一助烧剂，所述助烧剂包括水玻璃和二氧化硅；其中，所述水玻璃占钛酸钡的质量比为1％～10％，二氧化硅占钛酸钡的质量比为0.8％～1.2％。

进一步的，所述钛酸钡占电介质浆料的质量比为92％～97％，所述水玻璃占钛酸钡的质量比为3％～4％，二氧化硅占钛酸钡的质量比为1％。

一种片式多层陶瓷电容电介质制备方法，其步骤为：

1)选取设定量的主成分钛酸钡，以及助烧剂、稀释剂、分散剂、粘结剂A，放入球磨机进行球磨；其中，所述助烧剂包括水玻璃和二氧化硅，所述水玻璃占钛酸钡的质量比为1％～10％，二氧化硅占钛酸钡的质量比为0.8％～1.2％；

2)球磨设定时间，然后向球磨后的浆料中添加设定量的粘结剂B，继续进行球磨；

3)球磨设定时间后，将所得浆料进行涂板烧结，得到电介质材料。

进一步的，所述钛酸钡占电介质浆料的质量比为92％～97％，所述水玻璃占钛酸钡的质量比为3％～4％，二氧化硅占钛酸钡的质量比为1％。

进一步的，所述烧结的温度范围为100°～600°。

进一步的，所述烧结的温度为100°。

进一步的，所述烧结时的环境湿度范围为40％～60％。

进一步的，步骤2)设定时间为2小时，步骤3)球磨时间为1小时；采用多次烧结方式进行所述烧结，所述烧结总时间为1.5小时。

进一步的，粘结剂A的主要成分为聚氨酯丙烯酸酯；粘结剂B主要成分为：二元胺、咪唑类化合物、硅烷偶联剂。

进一步的，粘结剂A与粘结剂B的比例为5∶1。