[发明专利]一种X8R型陶瓷电容器瓷料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷电容器瓷料，特别是一种环保、温度稳定的X8R型陶瓷电容器瓷料及其制备方法。

背景技术

随着信息技术和电子技术的快速发展，对电子设备提出了更高的要求，如小型化、片式化和轻型化。多层陶瓷电容器(MLCC)因这些需要而应运而生。目前，常用的制备MLCC的介质材料是BaTiO₃基陶瓷。经过适当的掺杂改性，BaTiO₃基陶瓷具有高介电常数、低损耗和热膨胀系数小的特点。但是，该类材料的电容-温度(容温ΔC)特性具有一定的局限性，当温度超过125℃的时候，其容温变化率(ΔC/C_25℃)超过15％，无法提供稳定的介电性能。

近年来，MLCC陶瓷电容器逐步进入汽车等高端家用产品应用领域，诸如ABS防抱死制动系统，ECU发动机电子控制单元等，需要能够在温度超过125℃时仍能提供良好介电性能的MLCC。此外，MLCC电容器要求与内电极共烧，且在共烧温度下，要求陶瓷不与内电极发生反应，内电极不融化，且保证有良好的导电性。在以前的MLCC生产中，由于钛酸钡基陶瓷的烧结温度较高(≥1300℃)，只能使用熔点较高的贵金属(如Pt，Au，Pd金属或其合金)作为内电极。但这样大大提高了电容器的制造成本。据报道，贵金属成本为MLCC电容器生产成本的30-70％。要想使用廉价金属作为内电极，最佳的办法是降低陶瓷的烧结温度。根据国际电子工业协会EIA标准，X8R型MLCC的标准是：以25℃的电容值为基准，在温度-55～150℃的范围内，容温变化率(ΔC/C_25℃)≤±15％，介电损耗≤2.5％。目前报道的X8R型介质材料中一般都添加Cr₂O₃、CdO、PbO等有害化合物，不符合绿色电子材料制造的要求，且使用组分较多，制备工艺较复杂。

基于上述情况，亟待研制具有制备工艺简单、价廉、良好容温特性的环保X8R型电容器瓷料，且该瓷料能在中温下烧结成瓷，以期实现和贱金属内电极共烧。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有中温烧结性能，制备工艺简单，材料成本较低，较高介电常数、低损耗和良好温度稳定性的环保X8R型电容器瓷料及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案是：

一种X8R型陶瓷电容器瓷料，它包括主要成分BaTiO₃、辅助成分Bi₄Ti₃O₁₂及低温CBS玻璃粉，Bi₄Ti₃O₁₂和CBS玻璃粉以粉末形式加入到BaTiO₃粉体中，然后在球磨机中混匀、干燥、造粒、烧结制成，其中：BaTiO₃∶Bi₄Ti₃O₁₂的摩尔比＝1∶x，x＝0.01～0.05，CBS玻璃粉占BaTiO₃和Bi₄Ti₃O₁₂总质量的0～10wt％。

其制备方法，包括如下步骤：

(1)制备Bi₄Ti₃O₁₂，备用；

(2)制备CBS玻璃粉，备用；

(3)取水热法合成的BaTiO₃粉体，按照BaTiO₃∶Bi₄Ti₃O₁₂的摩尔比＝1∶0.01～0.05，CBS玻璃粉占BaTiO₃和Bi₄Ti₃O₁₂总质量的0～10wt％进行配料；

(4)将上述主要成分BaTiO₃、辅助成分Bi₄Ti₃O₁₂和/或CBS玻璃粉加入到无水乙醇溶剂中，混合球磨12h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体；

(5)在步骤(4)得到的粉体中加入5％聚乙烯醇(PVA)水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒；

(6)将造粒后的粉体压制成圆片样品，在1130～1250℃温度下烧结2-3h成瓷，即得到温度稳定X8R型陶瓷电容器瓷料。