[發明專利]一種溫度穩定型焦綠石復相介電陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201310660585.5
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103641474A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 杜慧玲;趙岑;史翔;安群力;張冰潔
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于功能電子陶瓷及其制造技術領域，具體涉及一種溫度穩定型焦綠石復相介電陶瓷及其制備方法。

背景技術

中國已經日益成為全球最大的電子終端產品加工制造基地，中國乃至世界的電子元器件市場亦呈現出供需兩旺的態勢。其中隨著表面貼裝技術SMT(Surface?Mounted?Technology的縮寫)的飛速發展，片式多層陶瓷電容器MLCC(Multi-layer?ceramic?capacitors，又稱獨石電容器)憑借其體積小，比容大，穩定性高等優勢已然成為全球目前用量最大、發展速度最快以及最能適應電子技術飛速發展的片式元件之一。2012～2016年中國片式多層陶瓷電容器(MLCC)市場分析研究報告指出，電子行業包括移動通信、個人電腦、汽車電子、主板、顯示器和平板電視、家用DVD及移動DVD、電腦外設(鼠標、鍵盤)等電子設備對于MLCC的需求呈現出幾何似的急劇增長態勢，而目前日韓，美國以及歐洲部分國家MLCC的年產量都在數百億只以上。

鉍基焦綠石體系陶瓷材料尤以鉍鋅鈮(Bi_1.5Zn_0.5)(Zn_0.5Nb_1.5)O₇(簡寫為BZN)為代表的一類立方焦綠石結構陶瓷材料，由于其高介電常數，低介電損耗，電阻率高，并且其介電性能隨組成組分的不同可以在較大范圍內進行調整，使之成為應用于MLCC等多種電子元器件的一類新的非常有前途的介電材料，由此引發了目前國際上對焦綠石介電材料，特別是鉍基焦綠石介電材料的廣泛研究。

未來世界范圍的電子元器件產業包括MLCC進一步的發展趨勢是小型化，集成化與功能化。目前，國內外大多數廠家的生產都集中在溫度穩定的低損耗介質上，一方面要進一步減小電子元器件尺寸就只能采用高介電常數的介質或多層結構來實現，而具有溫度穩定特性的高頻介電材料體系稀少，且介電常數小，難以滿足實用化需求；另一方面，要使得電子元器件的溫度穩定性能良好，必須著眼于研究開發材料的介電常數溫度系數在零附近的綜合介電性能優異的原材料。就目前公開發表的論文來看，(Bi_1.5Zn_0.5)(Ti_1.5Nb_0.5)O₇(簡寫為BZTN)的介電常數達到了240左右，是目前高頻介質中介電常數最高的一個體系，但是其介電常數溫度系數達到-1300ppm/℃，使得其應用受到了很大的制約；此外，由于鉍基焦綠石在燒結過程中存在鉍揮發、氧空位等缺陷結構的形成，影響材料的燒結致密度，進而會惡化材料的介電性能，所以開發出溫度穩定型的綜合介電性能優異的電子元器件的原材料也就成為了一項關鍵課題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種溫度穩定型焦綠石復相介電陶瓷。該介電陶瓷采用具有正、負介電常數溫度系數的鉍基焦綠石單相體系按照一定比例進行復合，得到的介電陶瓷具有優異的高頻介電性能，其在室溫1MHz條件下介電常數達到中高水平（ε=100～160），介電損耗小（tanδ≤8×10^-4），可以實現接近于零的介電常數溫度系數（-60ppm/℃～60ppm/℃），在MLCC等多種電子元器件的應用上具有廣闊前景。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種溫度穩定型焦綠石復相介電陶瓷，其特征在于，所述介電陶瓷的化學配比通式為x(Bi_1.5Zn_0.5)(Zr_1.5Nb_0.5)O₇+(1-x)(Bi_1.5Zn_0.5)(Zn_0.5Nb_1.5)O₇，式中0.65≤x≤0.8，或者為y(Bi_1.5Zn_0.5)(Zr_1.5Nb_0.5)O₇+(1-y)(Bi_1.5Zn_0.5)(Ti_1.5Nb_0.5)O₇，式中0.75≤y≤0.9。

上述的一種溫度穩定型焦綠石復相介電陶瓷，所述介電陶瓷的介電常數溫度系數為-60ppm/℃～60ppm/℃，介電常數為100～160，介電損耗不大于8×10^-4。