[發明專利]反鐵電材料體系的MLCC脈沖功率電容器及制備方法

在審

• 申請號: 202110324933.6
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113077985A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 陳宏偉;王志強;高莉彬;張繼華
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01G4/30
• 分類號: H01G4/30;H01G4/12;C04B35/50;C04B35/491;C04B35/457;C04B41/88
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

一種反鐵電材料體系的MLCC脈沖功率電容器及制備方法，屬于電子信息材料與元器件技術領域。該脈沖功率電容器為“介質層/(電極層/介質層)n”多層結構，介質層為(Pb_1?1.5aLa_a)(Zr_1?b?cSn_bTi_c)O₃與H₃BO₃的復合陶瓷，(Pb_1?1.5aLa_a)(Zr_1?b?cSn_bTi_c)O₃的質量百分比99.1～99.9wt％，H₃BO₃的質量百分比0.1～0.9wt％。本發明通過在反鐵電陶瓷中添加硼酸來引入玻璃骨架元素，在高溫熔融狀態下硼與金屬元素生成玻璃相結構，有效填充了晶粒孔隙；同時，自生的玻璃相可以有效助熔，增加陶瓷致密度，進而提升儲能密度，降低MLCC的電極成本。

技術領域

本發明屬于電子信息材料與元器件技術領域，具體涉及一種反鐵電材料體系的MLCC脈沖功率電容器及制備方法。

背景技術

多層陶瓷電容器(簡稱MLCC)，是電子設備中最常見且應用最廣泛的無源電子元件之一，具有高容值、小體積、低損耗、高耐壓等優異性能。MLCC按工作頻段分類，可應用于高頻(I類)、低頻(II類)和微波頻段，因此，不僅在手機、計算機主板、家用電器電路、醫療設備中有廣泛應用，在航空航天、軍事通信中也具有重要的應用價值。脈沖功率電容是對電源能量進行大量存儲，并在特定負載上快速釋放，從而獲得極大的脈沖功率輸出。這一應用特性對電容器介質有極高的要求，需要材料具有超高的儲能密度、寬的溫度和頻率穩定性、快速的放電時間以及較高的充放電循環次數，同時要求儲能模塊的體積越來越小。

目前，應用廣泛的陶瓷介質材料主要有鐵電材料(鈦酸鋇等)、鉛基反鐵電材料(鋯鈦酸鉛，鋯錫酸鉛等)以及線性介質(如二氧化鈦，鈦酸鍶等)。而介質陶瓷普遍燒結溫度較高，通常需要1250℃以上的高溫才能充分結晶，實現致密燒結，而MLCC工藝中介質材料與涂覆的內電極需要一起高溫燒結，為減少燒結失配等問題，只能選擇一些熔點較高的稀有貴金屬鈀或鉑，或者鈀銀銀漿等作為內電極材料，例如，鈀3銀漿(即含鈀30％的高溫銀漿)的熔點在1150℃左右。這極大地增加了MLCC的物料成本。因此，如何降低介質陶瓷與電極的共燒溫度，是目前亟待解決的問題。為了降低介質陶瓷與電極的共燒問題，目前通常采用的方法是復合低熔點玻璃做助熔劑。但是，玻璃的介電常數通常較低(ε小于10)，隨著玻璃含量的增多，高溫退火或者熱處理過程中會析晶，導致陶瓷材料的介電性能惡化。

發明內容

本發明的目的在于，針對背景技術存在的缺陷，提出了一種反鐵電材料體系的MLCC脈沖功率電容器及制備方法，有效解決了MLCC工藝中介質材料與內電極共燒溫度失配的問題。本發明提供的脈沖功率電容器，通過在反鐵電陶瓷中添加硼酸來引入玻璃骨架元素，在高溫熔融狀態下硼與金屬元素生成玻璃相結構，有效填充了晶粒孔隙；同時，自生的玻璃相可以有效助熔，增加陶瓷致密度，進而提升儲能密度，降低MLCC的電極成本。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：