[发明专利]多壳层结构X8R电容器介电陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多壳层结构X8R电容器介电陶瓷及其制备方法。

背景技术

高性能高温度稳定性的多层陶瓷电容器(MLCC)介质材料一直以来都是一个研究热点。目前，X7R(-55℃～125℃，ΔC/C_25℃＜±15％)MLCC材料的配方及制备工艺已经比较成熟，BaTiO₃基X7R型MLCC材料己成功商业化并得到广泛应用。与X7R型MLCC相比，X8R(-55℃～150℃，ΔC/C_25℃＜±15％)材料的工作温度范围更宽，上限使用温度可达150℃。但用于制造这类大容量热稳定型MLCC的介质材料仍然主要是以Nb、Co等氧化物掺杂BaTiO₃形成“壳-芯”结构为主。其晶芯成份对应(纯BaTiO₃)的介电特征峰位于～130℃，在高于130℃时介电常数急剧下降，这也意味着该体系难以应用于更高的温度环境。目前很多研究都致力于如何提高“芯”的居里温度，如掺杂Na_1/2Bi_1/2TiO₃、Pb(Sn_xTi_1-x)O₃等高居里点钙钛矿。但是预先固溶其它体系，特别是不等价掺杂和低熔点化合物掺杂都会促进Nb等掺杂剂的扩散速率，从而导致“壳-芯”结构的坍塌。

对于具有壳-芯结构的陶瓷，其介电性能可看作是各梯度组份的介电特性的叠加，即其晶粒壳与芯的化学组成按浓度系数共同决定的性能，根据Lichteneche经验公式

                            lgε＝V_c*lgε_c+V_s*lgε_s

式中，V_c、V_s和ε_c、ε_s分别为晶粒壳和晶粒芯的体积分数和介电常数。

钛酸钡基“壳-芯”结构陶瓷通常具有稳定的介温特性。根据上式可以模拟BaTiO₃“壳-芯”结构陶瓷的介温曲线。可见，具有“壳-芯”结构的陶瓷的介温度特性是由晶粒壳、芯两部分的温度特性叠加而成的。壳与芯体积比例决定着介电常数温度曲线的具体形状，从而共同作用使得BaTiO₃陶瓷具有平坦的容温变化率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多壳层结构X8R电容器介电陶瓷及其制备方法，该方法制备的电容器介电陶瓷具有宽工作温度、高稳定性的特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：多壳层结构X8R电容器介电陶瓷，其特征在于它由BaTiO₃-Nb₂O₅-Co₂O₃-Sm₂O₃-CeO₂粉体和0.5BaTiO₃-0.5Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O₃粉体制备而成，BaTiO₃-Nb₂O₅-Co₂O₃-Sm₂O₃-CeO₂粉体与0.5BaTiO₃-0.5Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O₃粉体的摩尔比为x∶1，4≤x≤8。

上述述多壳层结构X8R电容器介电陶瓷的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)配制溶胶：按Nb₂O₅∶HF∶草酸铵水溶液∶柠檬酸水溶液＝50g∶250mL∶100～150mL∶100mL，选取Nb₂O₅、HF、草酸铵水溶液和柠檬酸水溶液；所述草酸铵水溶液的浓度为0.1g/mL(将稳定剂草酸铵溶于去离子水中)；所述柠檬酸水溶液的浓度为1g/mL；