[發明專利]一種高介電常數X8R型電容器陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210528942.8
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN102992756A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 劉韓星;歸冬云;孫玥;郝華;曹明賀;余志勇;郭麗玲;堯中華;黃雪琛
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B35/468
• 分類號: C04B35/468;C04B35/622
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于電子元器件的陶瓷材料技術，具體涉及一種高介電常數X8R型電容器陶瓷材料及其制備方法。?

背景技術

多層陶瓷電容器（MLCC）是當今電子系統中一類重要電子元器件，主要用于各類電子產品中的振蕩、耦合、濾波等電路。并且在航空航天電子設備、坦克電子設備等軍用電子設備上也有著越來越廣泛的用途。目前廣泛應用的MLCC電介質陶瓷研究體系主要包括3類，即鉛基復合鈣鈦礦體系、鎢青銅結構體系、鈦酸鋇體系，其中X7R電容器以鈦酸鋇體系為主。但BaTiO₃居里溫度偏低（125℃左右），因此在高于125℃的條件下很難滿足容溫變化率（ΔC/C≤±15%）的要求。而航空航天、汽車工業、軍用移動通訊等特殊領域要求MLCC的工作溫度上限在150℃以上。因此必須通過摻雜、工藝優化、微觀結構控制等方式改善BaTiO₃的介溫特性，以獲得更理想的電容溫度穩定性。

當前，國內外對BaTiO₃基MLCC介質陶瓷展開大量研究，其中滿足X7R條件的BaTiO₃-Nb₂O₅-CO₃O₄?瓷料已經成功用于Pd?或Ag₃₀-Pd₇₀電極MLCC的商業化生產【H.?Chazono?and?H.?Kishi,?Sintering?Characteristics?in?BaTiO₃–Nb₂O₅–Co₃O₄?Ternary?System:?I,?Electrical?Properties?and?Microstructure,?J.?Am.?Ceram.?Soc.,?82[10]?2689-97?(1999)?】。滿足X8R條件的陶瓷材料的研究也逐漸趨于成熟，其中?BaTiO₃?-?MgO?-?MnO₂?-?M₂O₃?(Er₂O₃、Yb₂O₃、Lu₂O₃)體系，在還原氣氛下燒結，可獲得滿足?X8R?性能的陶瓷材料【H.?Song?Young?and?H.?Han?Young,?Effects??of?Rare-Earth?Oxides?on?Temperature?Stability?of?Acceptor-Doped?BaTiO₃,?Jpn.?J.?Appl.?Phys.,?44[8]?6143-47?(2005)】。

Na_0.5Bi_0.5TiO₃通常被作為一種典型的無鉛壓電材料進行研究，由于其高的居里溫度（T_c=320℃）且具有與BaTiO₃類似的鈣鈦礦結構，可作為BaTiO₃陶瓷材料的改性劑，所獲得的BaTiO₃-Na_0.5Bi_0.5TiO₃體系陶瓷材料表現出一定的介電彌散性，使介電峰得到展寬，且將體系的高溫居里峰右移，提高了使用溫度上限，使其具有高溫穩定性。

稀土元素摻雜對BaTiO₃的改性作用非常明顯，尤其對介電性能（介溫特性、電阻率、介電損耗、居里點）與微觀結構（晶粒尺寸、相組成、核殼結構、元素分布）有著顯著影響。由于稀土元素R³⁺離子的離子半徑與化學性質介于Ti⁴⁺離子和Ba²⁺離子之間，既可以取代BaTiO₃中A位的Ba²⁺，也可以取代B位的Ti⁴⁺，稀土元素隨著離子半徑的減小，占據BaTiO₃中的位置由A位向B位轉移；而中間大小的稀土元素則可以同時占據A位和B位。