[发明专利]一种温度稳定型焦绿石复相介电陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能电子陶瓷及其制造技术领域，具体涉及一种温度稳定型焦绿石复相介电陶瓷及其制备方法。

背景技术

中国已经日益成为全球最大的电子终端产品加工制造基地，中国乃至世界的电子元器件市场亦呈现出供需两旺的态势。其中随着表面贴装技术SMT(Surface Mounted Technology的缩写)的飞速发展，片式多层陶瓷电容器MLCC(Multi-layer ceramic capacitors，又称独石电容器)凭借其体积小，比容大，稳定性高等优势已然成为全球目前用量最大、发展速度最快以及最能适应电子技术飞速发展的片式元件之一。2012～2016年中国片式多层陶瓷电容器(MLCC)市场分析研究报告指出，电子行业包括移动通信、个人电脑、汽车电子、主板、显示器和平板电视、家用DVD及移动DVD、电脑外设(鼠标、键盘)等电子设备对于MLCC的需求呈现出几何似的急剧增长态势，而目前日韩，美国以及欧洲部分国家MLCC的年产量都在数百亿只以上。

铋基焦绿石体系陶瓷材料尤以铋锌铌(Bi_1.5Zn_0.5)(Zn_0.5Nb_1.5)O₇(简写为BZN)为代表的一类立方焦绿石结构陶瓷材料，由于其高介电常数，低介电损耗，电阻率高，并且其介电性能随组成组分的不同可以在较大范围内进行调整，使之成为应用于MLCC等多种电子元器件的一类新的非常有前途的介电材料，由此引发了目前国际上对焦绿石介电材料，特别是铋基焦绿石介电材料的广泛研究。

未来世界范围的电子元器件产业包括MLCC进一步的发展趋势是小型化，集成化与功能化。目前，国内外大多数厂家的生产都集中在温度稳定的低损耗介质上，一方面要进一步减小电子元器件尺寸就只能采用高介电常数的介质或多层结构来实现，而具有温度稳定特性的高频介电材料体系稀少，且介电常数小，难以满足实用化需求；另一方面，要使得电子元器件的温度稳定性能良好，必须着眼于研究开发材料的介电常数温度系数在零附近的综合介电性能优异的原材料。就目前公开发表的论文来看，(Bi_1.5Zn_0.5)(Ti_1.5Nb_0.5)O₇(简写为BZTN)的介电常数达到了240左右，是目前高频介质中介电常数最高的一个体系，但是其介电常数温度系数达到-1300ppm/℃，使得其应用受到了很大的制约；此外，由于铋基焦绿石在烧结过程中存在铋挥发、氧空位等缺陷结构的形成，影响材料的烧结致密度，进而会恶化材料的介电性能，所以开发出温度稳定型的综合介电性能优异的电子元器件的原材料也就成为了一项关键课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种温度稳定型焦绿石复相介电陶瓷。该介电陶瓷采用具有正、负介电常数温度系数的铋基焦绿石单相体系按照一定比例进行复合，得到的介电陶瓷具有优异的高频介电性能，其在室温1MHz条件下介电常数达到中高水平（ε=100～160），介电损耗小（tanδ≤8×10^-4），可以实现接近于零的介电常数温度系数（-60ppm/℃～60ppm/℃），在MLCC等多种电子元器件的应用上具有广阔前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种温度稳定型焦绿石复相介电陶瓷，其特征在于，所述介电陶瓷的化学配比通式为x(Bi_1.5Zn_0.5)(Zr_1.5Nb_0.5)O₇+(1-x)(Bi_1.5Zn_0.5)(Zn_0.5Nb_1.5)O₇，式中0.65≤x≤0.8，或者为y(Bi_1.5Zn_0.5)(Zr_1.5Nb_0.5)O₇+(1-y)(Bi_1.5Zn_0.5)(Ti_1.5Nb_0.5)O₇，式中0.75≤y≤0.9。

上述的一种温度稳定型焦绿石复相介电陶瓷，所述介电陶瓷的介电常数温度系数为-60ppm/℃～60ppm/℃，介电常数为100～160，介电损耗不大于8×10^-4。