[發明專利]X7R型BaTiO3基電容器陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710358505.9
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107226696A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 孫華君;胡偉;高文秋;董海泉;尹長霞;廖園富
• 申請（專利權）人: 淄博高新技術產業開發區先進陶瓷研究院;山東唯破立電子科技有限公司
• 主分類號: C04B35/49
• 分類號: C04B35/49;C04B35/626;C04B35/488
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 襲娜,耿霞

技術領域

本發明屬于電子信息技術領域，具體涉及一種X7R型BaTiO₃基電容器陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

隨著信息技術的迅猛發展，整機產業制備如以平板顯示、手機以及汽車等為代表的新型電子產品的不斷涌現，使其對電容器的性能要求更加嚴格。片式多層陶瓷電容器(Multilayer Ceramic Capacitor，MLCC)具有體積小、比容量大、抗濕性好、等效串聯電阻小、高可靠和耐高溫等優點，從而成為目前使用量最大、發展速度最快的片式元器件之一。X7R型MLCC是指電容器在測試頻率1KHz、測試電壓1V下，滿足-55～125℃區間內容溫變化率≤15％，介電損耗≤2.0％。主要分為三大類：(a)鉛系弛豫類鐵電材料；(b)BaTiO₃系材料；(c)鉛系和BaTiO₃系復合材料。由于鉛存在嚴重的環境污染問題，使得BaTiO₃基電容器陶瓷材料受到了廣泛的關注并具有廣闊的應用前景。

BaTiO₃在室溫下具有較低的介電常數，主要通過添加Nb、Ta、Co、Zn、Sm、Mn、Mg、Dy、Yb等元素來改性BaTiO₃基陶瓷材料，其燒結溫度一般較高(＞1300℃)。為了降低燒結溫度，通常用低溫玻璃、二氧化硅和氧化硼等作為燒結助劑，其中低溫玻璃的制備工藝復雜且周期較長，而且會造成材料的介電損耗變大。目前X7R型MLCC材料的制備方法存在制備工藝復雜、介電常數較低和損耗偏大的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種X7R型BaTiO₃基電容器陶瓷材料，在-55℃～125℃范圍內滿足容溫變化率≤15％，具有較高的介電常數、低的介電損耗且環境友好、燒結范圍寬、性能重復性好，本發明還提供其制備方法，工藝簡單，成本低，易于工業化生產。

本發明所述的X7R型BaTiO₃基電容器陶瓷材料，包括以下質量份數的原料：

本發明所述的X7R型BaTiO₃基電容器陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將BaTiO₃粉體、CaZrO₃粉體與Ta₂O₅、Nb₂O₅、MnCO₃、MgO混合，與去離子水混合球磨后烘干，得到陶瓷粉末；

(2)在陶瓷粉末中加入粘結劑，造粒、過篩、壓片、排膠，隨后燒結、保溫，得到陶瓷樣品，拋光后制得X7R型BaTiO₃基電容器陶瓷材料。

其中：

BaTiO₃粉體的制備方法為：將BaCO₃和TiO₂按照BaTiO₃的化學計量比1:1配料，與去離子水混合球磨后烘干，然后升溫至1100～1150℃煅燒3～5小時，隨爐冷卻，制得BaTiO₃粉體。BaTiO₃粉體的制備方法中的升溫速率為2～5℃/分鐘。

CaZrO₃粉體的制備方法為：將CaCO₃和ZrO₂按照CaZrO₃的化學計量比1:1配料，與去離子水混合球磨后烘干，然后升溫至1400～1450℃煅燒3～5小時，隨爐冷卻，制得CaZrO₃粉體。CaZrO₃粉體的制備方法中的升溫速率為2～5℃/分鐘。

通過采用上述方法制備的BaTiO₃粉體、CaZrO₃粉體，在高溫段的溫度穩定性更好。

球磨時間為4～12小時。

粘結劑添加質量為陶瓷粉末的4％～7％。

粘結劑為PVA粘結劑，濃度為3～5wt％。

步驟(2)中過篩后的粒徑≤150μm。

步驟(2)中的燒結為升溫至1200～1280℃燒結；保溫為保溫2～4小時。

步驟(2)中的排膠溫度為600～700℃，升溫速率為1～2℃/分鐘，保溫時間2小時。

制備得到的X7R型BaTiO₃基電容器陶瓷材料可以制備銀電極，用小毛刷在陶瓷的上下表面涂銀漿，在烘箱中100℃下烘干，最后在馬弗爐中500℃燒結30分鐘，制得產品。