[发明专利]一种在还原气氛烧结的高频高介陶瓷制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明属于电容器元件制备技术领域，更具体地，涉及一种在还原气氛烧结的高频高介陶瓷制备方法及其产品。

背景技术

多层陶瓷电容器(MLCC)是指将金属电极层和陶瓷介质交叠在一起，经过高温烧结成一体，再烧制端电极形成得到的电子元件。为获得优异的介电性能，通常MLCC都是在空气气氛中进行烧结，此时内电极为贵金属钯或银钯合金。由于Pd、Ag的价格较高，使得MLCC的材料成本居高不下。面临激烈的市场竞争，众多MLCC生产厂家都在寻求各种方法以降低成本。其中采用如镍、镍合金、铜及铜合金等贱金属来代替贵金属Pd、Ag的思路证实是可行的，并在以BaTiO₃为基的低频MLCC中得以应用。在采用贱金属(BME)作为MLCC的内电极时，如果在空气中烧结，虽然介质层具有优异的介电性能，但是这些贱金属极易被氧化，所以需要在还原气氛中进行烧结。而在还原气氛中烧结时，传统的匹配贵金属电极的陶瓷介质材料会发生还原，导致介质层的介电损耗急剧上升、MLCC的绝缘电阻显著下降等电性能的恶化。因此，采用镍或镍合金作为内电极时，要求所用的陶瓷介质材料必须具有优异的抗还原性，以保证MLCC在还原性气氛中烧结后具有优良的介电性能。

随着现代电子技术的迅速发展，电子元件也不断的向小体积、高容量、高频和低成本方向发展。对于高频用介电常数在60-100之间的高介陶瓷材料，国内外进行了大量的研究，如中国专利CN03118685.8、CN200310117577.2等，但材料均为在空气中烧结，内电极采用Ag-Pd贵金属，不能满足低成本的要求。如果将这些高介陶瓷材料直接在还原性气氛中与Ni、Cu等贱金属电极共烧时，其介电性能严重恶化，绝缘电阻显著下降。为此，急需对这些高频电容器用高介电常数陶瓷进行改性，提高其抗还原特性，以适应贱金属内电极多层陶瓷电容器(BME MLCC)的应用需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明公开了一种抗还原的高频高介陶瓷制备方法及其产品，其中通过采用固相反应法合成的xBaO-yNd₂O₃-ySm₂O₃-zTiO₂为主晶相材料，并采用适当配料比和具体类型的添加剂来进行改性设计，相应所获得的产品可显著提高其抗还原特性，同时具备烧结温度低、高介电常数和温度稳定性好等优点，因而尤其适用于贱金属内电极多层陶瓷电容器的制备用途。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种抗还原的高频高介陶瓷制备方法，其特征在于，该制备方法包括下列步骤：

(1)将纯度均为99.5％以上的主料成分BaCO₃、TiO₂、Nd₂O₃和Sm₂O₃按照下列配料比置于球磨罐中，采用湿法球磨法执行研磨以获得粉料，然后对此粉料予以烘干处理；

(2)将烘干处理后的粉料在1100℃～1200℃的温度下煅烧2小时～4小时，由此合成主晶相BNST，该主晶相BNST的组成结构为xBaO-yNd₂O₃-ySm₂O₃-zTiO₂，其中x、y和z分别表示自然数；

(3)将步骤(2)所获得的主晶相BNST置于球磨罐中，向内添加选自BaO、CuO、B₂O₃或BaO、B₂O₃、MnO₂、CuO的一种添加剂，再次采用湿法球磨法执行磨以获得初步产品，然后对此初步产品予以烘干处理；

(4)将烘干处理后的初步产品添加粘结剂并造粒，然后压制成型，最后置入N₂-H₂-H₂O气体组成的还原性气氛中烧结，由此获得最终产品。

优选地，在步骤(1)中，所述湿法球磨法包括：将纯度均为99.5％以上的主料成分BaCO₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃和TiO₂按22.96～23.13％、19.57～39.43％、0～20.29％和37.17～37.44％的比例置于球磨罐中，按重量比为物料：去离子水＝1:1～2的比例加入球磨介质进行湿法球磨3小时～5小时。