[发明专利]新型无铅X8R型电容器陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型无铅X8R型电容器陶瓷材料及其制备方法。 

背景技术

多层陶瓷电容器(MLCC)是电子信息技术的重要基础器件。目前广泛应用的两类X7R陶瓷电容器(-55～125℃，ΔC/C≤±15％)材料是铅基弛豫铁电体材料和BaTiO₃体系材料，它们在更高温度条件下使用时均存在不可克服的不足。铅基弛豫铁电体材料虽然具有烧结温度低等优点，但其介电常数尚待提高，且铅对人体和环境均有很大的危害，有些国家甚至酝酿立法禁止使用含铅的电子材料，这也限制了该体系的应用。钛酸钡陶瓷及其固溶体因优良的绝缘、铁电性能和环境友好特性已被广泛用于制备多层电容器X7R材料，但存在BaTiO₃居里温度偏低(125℃左右)问题，致使在高于125℃条件下使用很难满足电容温度变化率(ΔC/C≤±15％)的要求。如在航空航天、汽车工业、军用移动通讯等特殊领域的应用中，要求MLCC的工作温度上限可提高到150℃以上，X7R瓷料则无法满足此要求，因此研究和发展适用工作温度更高、温度范围更宽的MLCC瓷料是国内外研究的重点。评价高介电高比容性能水平的一个重要技术指标是它的温度特性，即电容量在宽泛的温度范围内呈现平稳的变化是一个基本要求。 

专利申请号为200910061600的发明专利公开了一种xBi(Mg_1/2Ti_1/2)O₃-(1-x)BaTiO₃，x＝0.3～0.5的高温稳定电容器陶瓷材料，其介电谱表明：虽然其在100～200℃具有明显的平台，具有稳定的电容温度系数，在150～200℃温度范围甚至更高的温度具有较低的损耗(＜0.5％)。但其在低温段的高电容变化率、高介电损耗也成为其最大的缺点，限制了它在MLCC方面的应用。 

Nb通常作为BaTiO₃体系的掺杂剂，发挥它的施主作用，用于改善低温区的介电温度稳定性，适当的Nb掺杂量能得到更好的介电温度稳定性，因为Nb⁵⁺能抑制Ti³⁺的产生，大大降低介电损耗。Brzozowski等[Ceramics International，2002.28：773-777]研究Nb作为掺杂剂掺杂BaTiO₃陶瓷时发现，当掺铌量低于0.15mol％时，因其难以在陶瓷内部达到均匀分布，富铌区的晶粒生长得到抑制，且由于大量的铌取代钛，引起钛的偏析，生成杂质相；而在贫铌区，晶粒异常长大，晶粒间及其内部生成大量气孔，因而导致密度下降。当掺量达到0.3mol％时，Nb容易在陶瓷内部达到较均匀的分布，因而其晶粒均匀、细小、致密性较好，但当掺铌量进一步增大时，大量杂质相的生成使得密度呈现减小的趋势。随着掺杂物浓度的增加，钙钛矿晶格内的掺杂阳离子浓度增加，会导致居里温度的下降。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种符合X8R的宽工作温度范围、高温稳定性好、环保的新型无铅X8R型电容器陶瓷材料及其制备方法。 

为了解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是： 

新型无铅X8R型电容器陶瓷材料，其特征在于：该材料由主成分和掺杂成分组成，主成分的化学分子式为(1-x)BaTiO₃-xBi(Mg_1/2Ti_1/2)O₃，x＝0.1～0.3，掺杂成分为Nb₂O₅，Nb₂O₅以重量计为主成分的1～3％。 

上述新型无铅X8R型电容器陶瓷材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤： 

1)按(1-x)BaTiO₃-xBi(Mg_1/2Ti_1/2)O₃，x＝0.1～0.3的化学计量比为(1-x)∶x/2∶x/2∶(1-x/2)选取BaCO₃、MgO、Bi₂O₃和TiO₂原料，备用；