本發(fā)明屬于材料，尤其涉及一種陶瓷介電材料、陶瓷電容器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著世界電子行業(yè)的飛速發(fā)展，片式多層陶瓷電容器(multi-layer?ceramiccapacitor，mlcc)作為電子行業(yè)的基礎(chǔ)元件也以驚人的速度向前發(fā)展。鈦酸鋇(batio3)因它在居里溫度點(diǎn)具有較高的介電常數(shù)，所以常用作片式多層陶瓷電容器的基體材料。

2、近年來(lái)，移動(dòng)電子設(shè)備的小型化使得mlcc逐漸向小型化、大容量的方向發(fā)展。對(duì)鈦酸鋇基陶瓷材料的各種性質(zhì)提出了更高要求。下列公式為mlcc電容計(jì)算方法：

3、

4、其中c為電容，n為介質(zhì)層數(shù)，ε0為真空介電常數(shù)，εr為材料介電常數(shù)，s為電極面積，d為介質(zhì)層厚。由于特定規(guī)格mlcc尺寸固定，一般不通過(guò)改變電極面積來(lái)增大電容，因而若要得到大容量的鈦酸鋇基mlcc，一般從以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：1、增大鈦酸鋇基陶瓷材料的介電常數(shù)，一般通過(guò)改變摻雜體系或增大晶粒尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)；2、增加疊層數(shù)量，即介質(zhì)層數(shù)n，即等同于減小介質(zhì)層厚度d。由于特定規(guī)格mlcc尺寸的限制，同時(shí)，每一介質(zhì)層至少需要五顆晶粒的厚度來(lái)保證基體材料的穩(wěn)定性，所以在超薄層mlcc器件制作過(guò)程中，增大晶粒尺寸和減小介質(zhì)層厚度相悖。另外，在介質(zhì)層厚度一定的情況下增大晶粒尺寸會(huì)導(dǎo)致晶界數(shù)量減少，可能會(huì)導(dǎo)致可靠性的降低，但減少晶粒尺寸，又難以形成穩(wěn)定的芯-殼結(jié)構(gòu)，難以達(dá)到x5r的規(guī)格。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于通過(guò)配方改進(jìn)來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種具有高介電常數(shù)、穩(wěn)定的容溫特性和高可靠性的陶瓷介電材料，并用上述材料制備高性能的陶瓷電容器。

2、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種陶瓷介電材料。

3、該陶瓷介電材料包括按摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下組分：鈦酸鋇92.0-97.0mol％、燒結(jié)助劑1.0-2.5mol％、抗還原劑0.5-1.0mol％、堿土金屬化合物0.5-1.5mol％、稀土元素氧化物0.5-3.0mol％、賤金屬氧化物1.0mol％-2.0mol％；將以上各組分混合濕磨、干燥，得到所述陶瓷介電材料。

4、進(jìn)一步地，陶瓷介電材料包括按摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下組分：鈦酸鋇94.0-96.0mol％、燒結(jié)助劑1.2-2.0mol％、抗還原劑0.8-1.0mol％、堿土金屬化合物0.5-1.0mol％、稀土元素氧化物1.5-2.5mol％、賤金屬氧化物1.2mol％-2.0mol％。

5、進(jìn)一步地，所述燒結(jié)助劑材料選自sio2、b2o3、bi2o3和basio3中的一種或多種；

6、所述抗還原劑選自v2o5、mno和cr2o3中的一種或多種；

7、所述堿土金屬化合物選自堿土金屬的氧化物、堿土金屬的氫氧化物和堿土金屬的鹽類(lèi)物質(zhì)中的一種或多種，所述堿土金屬的鹽類(lèi)物質(zhì)包括堿土金屬的鹵化物、堿土金屬的硝酸鹽和堿土金屬的碳酸鹽，優(yōu)選地，所述堿土金屬為mg和ca；

8、所述稀士氧化物選自y2o3、sm2o3、nd2o3、eu2o3、dy2o3、la2o3、ho2o3、yb2o3、er2o3和tm2o3中的一種或多種；

9、所述賤金屬氧化物選自al2o3、in2o3、nb2o3和zro2和sno2中的一種或多種；

10、所述鈦酸鋇的粒徑為200-250nm。

11、進(jìn)一步地，包括

12、0.3-1.2mol％dy2o3，0.2-1.0mol％y2o3，0.2-0.7mol％ho2o3。

13、進(jìn)一步地，所述燒結(jié)助劑包括basio3；

14、所述稀土氧化物包括la2o3和nd2o3；

15、所述燒結(jié)助劑包括basio3；

16、所述抗還原劑包括mno；

17、所述堿土金屬化合物包括mgo；

18、賤金屬化合物包括in2o3。

19、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種陶瓷電容器的制備方法。

20、該陶瓷電容器的制備方法包括如下步驟：

21、如上任一項(xiàng)所述的陶瓷介電材料混合至糊狀漿料；

22、將所述糊狀漿體均勻涂在薄膜上，流延成1.2-1.5μm的膜片，經(jīng)電極印刷、疊層、壓制、切割形成生坯；

23、將所述生坯在還原氣氛中于1150-1250℃下燒結(jié)2-4h，降溫至950-1100℃繼續(xù)氧化2-4h，氧化結(jié)束后，降至室溫，得到瓷體；

24、在瓷體兩端燒結(jié)形成銅電極，并依次鍍上鎳層和錫層，得陶瓷電容器。

25、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種陶瓷電容器。

26、該陶瓷電容器按照上所述的陶瓷電容器的制備方法制成。

27、進(jìn)一步地，所述陶瓷電容器為多介電層結(jié)構(gòu)，介電層的數(shù)目為80-100，介電層的厚度為1.0-1.5μm。

28、進(jìn)一步地，所述陶瓷電容器在25℃時(shí)的介電常數(shù)為2500-3500、電阻率為150-250mω·m、電容為15-21μf、電容在溫度為-55℃-85℃時(shí)，電容變化率在+15％到-15％之間。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的突出效果為：

30、第一：本發(fā)明提供的陶瓷介電材料以鈦酸鋇為主體材料，分別以受主摻雜稀土元素(dy、y和ho)和施主摻雜稀土元素(la、sm和nd)的氧化物形式進(jìn)行摻雜，并且添加燒結(jié)助劑、抗還原劑、堿土金屬化合物和賤金屬氧化物(in2o3)，制備得到的陶瓷介電材料具有穩(wěn)定容溫特性、高介電常數(shù)和高可靠性的特點(diǎn)；

31、第二：本發(fā)明提供的陶瓷電容器在溫度為(-55)-85℃時(shí)，電容變化率在+15％到-15％之間，即能夠達(dá)到x5r標(biāo)準(zhǔn)；

32、第三：本發(fā)明提供的陶瓷介電材料以及陶瓷電容器的制備方法簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，也不含有毒有害物質(zhì)，制備得到的陶瓷電容器致密度高、晶粒小、缺陷少，適合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種陶瓷介電材料，其特征在于，包括按摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下組分：鈦酸鋇92.0-97.0mol％、燒結(jié)助劑1.0-2.5mol％、抗還原劑0.5-1.0mol％、堿土金屬化合物0.5-1.5mol％、稀土元素氧化物0.5-3.0mol％、賤金屬氧化物1.0mol％-2.0mol％；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷介電材料，其特征在于，包括按摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下組分：鈦酸鋇94.0-96.0mol％、燒結(jié)助劑1.2-2.0mol％、抗還原劑0.8-1.0mol％、堿土金屬化合物0.5-1.0mol％、稀土元素氧化物1.5-2.5mol％、賤金屬氧化物1.2mol％-2.0mol％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷介電材料，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷介電材料，其特征在于，包括

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷介電材料，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷介電材料，其特征在于，包括以下摩爾百分?jǐn)?shù)的組分：鈦酸鋇92.0-96.0mol％、燒結(jié)助劑1.2-2.0mol％、抗還原劑0.8-1.0mol％、堿土金屬化合物0.5-1.0mol％、dy2o3?0.4-0.8mol％、y2o3?0.4-0.8mol％、ho2o3?0.3-0.6mol％、la2o30.4-0.8mol％、nd2o30.4-0.8mol％和in2o30.5-1.0mol％。

7.一種陶瓷電容器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.一種陶瓷電容器，其特征在于，按照權(quán)利要求7所述的陶瓷電容器的制備方法制成。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陶瓷電容器，其特征在于，所述陶瓷電容器為多介電層結(jié)構(gòu)，介電層的數(shù)目為80-100，介電層的厚度為1.0-1.5μm。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陶瓷電容器，其特征在于，所述陶瓷電容器在25℃時(shí)的介電常數(shù)為2500-3500、電阻率為150-250mω·m、電容為15-21μf、電容在溫度為-55℃-85℃時(shí)，電容變化率在+15％到-15％之間。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種陶瓷介電材料、陶瓷電容器及其制備方法。陶瓷介電材料，其特征在于，包括按摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下組分：鈦酸鋇92.0?97.0mol％、燒結(jié)助劑1.0?2.5mol％、抗還原劑0.5?1.0mol％、堿土金屬化合物0.5?1.5mol％、稀土元素氧化物0.5?3.0mol％、賤金屬氧化1.0mol％?2.0mol％；將以上各組分混合濕磨、干燥，得到所述陶瓷介電材料。本發(fā)明提供的陶瓷介電材料以鈦酸鋇為主體材料，分別以受主摻雜稀土元素(Dy、Y和Ho)和施主摻雜稀土元素(La、Sm和Nd)的氧化物形式進(jìn)行摻雜，并且添加燒結(jié)助劑、抗還原劑、堿土金屬化合物和賤金屬氧化物(In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;)，制備得到的陶瓷介電材料具有穩(wěn)定容溫特性、高介電常數(shù)和高可靠性的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：張蕾,張舟銳,黃雄,于淑會(huì),孫蓉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳先進(jìn)電子材料國(guó)際創(chuàng)新研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/26