[發(fā)明專利]一種NP0型低溫?zé)Y(jié)陶瓷電容器介質(zhì)材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310576903.X
• 申請(qǐng)日: 2013-11-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103601495A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玲霞;金雨馨;董和磊;于仕輝;許丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/495
• 分類號(hào): C04B35/495;C04B35/624
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，特別涉及一種高介電常數(shù)NP0型低溫?zé)Y(jié)陶瓷電容器介質(zhì)材料及制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著電子線路日益微型化、集成化和高頻化，電子元件必須尺寸小，具有高頻、高可靠、價(jià)格低廉和高集成度等特性。

NP0電容器是一種最常用的具有溫度補(bǔ)償特性的I類陶瓷電容器，其電容量和介質(zhì)損耗非常穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于振蕩器、諧振器的槽路電容以及高頻電路中的耦合電容。根據(jù)國(guó)際電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA(Electronic?Industries?Association)標(biāo)準(zhǔn)，NP0溫度穩(wěn)定型電容器是指以25℃的電容值為基準(zhǔn)，在溫度從-55℃到+125℃的范圍之內(nèi)，電容量溫度系數(shù)(TCC)≤±30ppm/℃，同時(shí)要求介電損耗低于0.05％。采用MLCC技術(shù)的NP0特性陶瓷材料具有體積小、比容大、耐潮濕、長(zhǎng)壽命、片式化、寄生電感低、高頻特性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，可適應(yīng)從低頻到超高頻范圍的集成電路的使用，并大大提高電路組裝密度，縮小整機(jī)體積，已成為最能適應(yīng)電子技術(shù)飛速發(fā)展的元件之一。

BZN系陶瓷是以Bi₂O₃-ZnO-Nb₂O₅三元系統(tǒng)為基礎(chǔ)的陶瓷介質(zhì)，其具有燒結(jié)溫度低、高頻溫度系數(shù)穩(wěn)定、介電常數(shù)高、介電損耗小等優(yōu)點(diǎn)，并且其不與Ag內(nèi)電極漿料起反應(yīng)，可采用低鈀含量的銀鈀漿料作為內(nèi)電極，應(yīng)用于多層片式陶瓷電容器(MLCC)的制備，并大大降低多層器件的成本。

Yong?et?al.研究表明，隨組分變化，BZN體系陶瓷存在兩個(gè)具有不同介電性能的主要結(jié)構(gòu)：Bi_1.5ZnNb_1.5O₇(α-BZN)立方焦綠石和Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇(β-BZN)單斜鈦鋯釷結(jié)構(gòu)。立方焦綠石Bi_1.5ZnNb_1.5O₇的空間群為Fd3m，1MHz時(shí)的ε_r≈150，tanδ≤4×10^-4，TCC≈-400×10^-6/℃。Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇的空間群為C2/c，1MHz時(shí)的ε_r≈80，tanδ≤2×10^-4，TCC≈170×10^-6/℃。其中，Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇(β-BZN)具有更低的燒結(jié)溫度，一般低于950℃，可滿足低溫共燒陶瓷系統(tǒng)(LTCC)技術(shù)的要求。

相對(duì)于Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇而言，Bi₂Mg_2/3Nb_4/3O₇介電常數(shù)較高，1MHz時(shí)的ε_r≈200，電容量溫度系數(shù)為負(fù)值，TCC≈-300×10^-6/℃。這一現(xiàn)象表明，Mg²⁺取代Zn²⁺可以在一定程度上調(diào)節(jié)體系的介電常數(shù)，改善體系的溫度穩(wěn)定性。因此，以Mg²⁺取代Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇中的Zn²⁺有望獲得具有較高介電常數(shù)的NP0型低溫?zé)Y(jié)陶瓷電容器介質(zhì)材料。

目前，研究此類材料結(jié)構(gòu)與性能時(shí)，主要采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)合成方法。這種方法容易引入雜質(zhì)，很難保證各成分的均勻性與純度，得到的粉體活性較差，制成的陶瓷體燒結(jié)溫度較高。與傳統(tǒng)固相法相比，濕化學(xué)法具有可以在原子與分子水平控制化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)，可以制備高純度、化學(xué)配比精確控制、成分分布均勻、顆粒尺寸與形貌可控的納米粉體。此外，此類方法制得的粉體燒成溫度低，可大大降低生產(chǎn)成本、方便新材料的試制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是克服傳統(tǒng)固相法制備陶瓷電容器介質(zhì)材料的缺點(diǎn)和不足，提供一種具有高介電常數(shù)的NP0型低溫?zé)Y(jié)陶瓷電容器介質(zhì)材料及制備方法。

本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。