[其他]具有高介电常数和平坦的温度系数特性的介质陶瓷配方

说明书

本发明涉及介电陶瓷的配方，它具有高达约3000至4700的介电常数（K）;低达约2.5%以下的介质损耗角（DF）;它的绝缘阻（R）容（C）积（RC）在25℃时高达约5000欧姆·法拉以上;在125℃时高达约1000欧姆·法拉以上;它还具有稳定的温度系数（TC），在温度-55℃至125℃的范围内，介电常数的变化不超过在25℃时基本值的15%。

多层陶瓷电容器（MLCs）通常用下述方法作成：用浇注或其它手段产生介质陶瓷粉的绝缘层;在绝缘层上放置导电金属电极层，电极层通常为金属涂料形式的钯/银合金;将得到的基元叠放在一起，以形成多层电容器;再经过焙烧使材料密实，从而形成多层陶瓷电容器。制作MLCs的其它工艺过程在美国专利3，697，950号和3，879，645号中作了介绍，这里给出作为参考。

钛酸钡（BaTiO₃）由于具有高的介电常数，通常作为一种主要成份用于形成陶瓷介质层。但是，在配制用于多层电容器的陶瓷成分时，介电常数随温度的变化以及绝缘电阻也是应予以考虑的重要因素。许多介质陶瓷配方的电性能可能会随温度的增加或降低显著地改变。其它一些因素也会对陶瓷配方的电性能产生影响，例如，绝缘电阻可能会随最终烧结之后的晶粒大小而显著地变化。

在一种用于制作要求在很宽的温度范围内使用时具有介电常数稳定性的多层电容器所希望的介质陶瓷配方中，介电常数变化不超过25℃（室温）时其基本值的±15%。这种配方的绝缘阻容积，在25℃时应大于1000欧姆·法拉，而在大多数情况下的最高工作温度125℃时应大于100欧姆·法拉。通常用来产生对温度如此稳定的电容器的方法包括将BaTiO₃与少量氧化物添加剂一起焙烧，以控制最终的介质性能。但是，目前已知的用于制作具有稳定TC特性的介质陶瓷配方，其介电常数值通常不超过3000。

本发明的陶瓷配方由于具有高介电常数，低介质损耗角和稳定的TC特性，因此具有制作大电容量小体积的多层陶瓷电容器（下面就称作MLC′s）的有利条件。这些有利条件对于电容器制造公司满足不断增长的技术进步的要求和降低成本是十分重要的。

本发明的一个目的就是提出一种陶瓷配方，它的介电常数在25℃时大约在3000至4700之间，介质损耗角大约小于3%，并具有稳定的温度系数，使得介电常数的变化不超过它在25℃时参考值的±15%。

本发明的另一目的就是提出一种适合于制作多层陶瓷电容器的陶瓷配方，这类陶瓷电容器用贵金属作内电极，其介电常数在25℃时大约在3000至4700之间，介质损耗角小于3%，绝缘阻容积在25℃时约5000欧姆·法拉以上，在125℃时约1000欧姆·法拉以上，且还具有稳定的TC特性，使得介电常数的变化不超过它在25℃时参考值的±15%。

借助于本发明，上述的两个目的可得以实现，本发明提出一种具有高介电常数和稳定TC的介质配方，它包括一种主要成分高纯钛酸钡（BaTiO₃）和两种次要成分五氧化二铌（Nb₂O₅）及氧化钴（CoO）。本发明采用的钛酸钡纯度为99%以上，其中每种杂质元素的含量不超过0.5%。如此高纯的钛酸钡可以利用化学共沉淀方法和其它已知的技术，例如，用高纯BaCO₃和TiO₂粉进行化学反应的方法产生。钛酸钡粉粒的理想配比和颗粒大小按下面给出的数据加以控制），以产生本发明的陶瓷配方所希望的介电性能。对钛酸钡而言，优选的化学计量配比为BaO/TiO₂大约等于0.950至0.995，优化的平均颗粒度大约为0.90微米至1.30微米。

更具体来说，在构成本发明的介质陶瓷配方中，主要成分BaTiO₃的重量含量大约为97.70%至98.99%，次要成分Nb₂O₅的重量含量大约为0.85%至1.69%，CoO的重量含量大约为0.09%至1.20%，而Nb₂O₅对CoO的重量比大约为3.30至18.00。