[发明专利]中低温烧结温度稳定型陶瓷电容器材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中低温烧结温度稳定型陶瓷电容器材料及其制备方法，该材料以BaTiO₃为主料，在BaTiO₃的基础上外加质量百分比含量为1～7％的烧结助剂，及0.5～9.5％的金属氧化物。所述烧结助剂的原料组成及其质量百分比含量为：1～26％Bi₂O₃，1～24％K₂CO₃，1.2～22％ZnO，1.5～28％CaF₂，2～28％P₂O₅，3.5～32％CaO；所述金属氧化物的原料组成及其质量百分比含量为：0.1～28％Nb₂O₅，0.2～30％MgO，0.5～32％WO₃，0.3～27％CaTiO₃，0.1～33％CuO。本发明烧结温度宽(850℃～1050℃)，具有介电损耗低、介电常数高、性能稳定、机械强度大、可靠性高、均匀性好、环境友好，工作温区为‑55℃～+250℃，适应苛刻环境要求。

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物领域，特别涉及中低温烧结超高温度稳定型陶瓷电容器材料及其制备方法。

背景技术

随着微电子信息技术的迅猛发展，对电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及高可靠性、高性能方面的需求，以及对元器件的小型化、集成化以至模块化的要求愈来愈迫切。表面贴装技术要求的元器件为片式元器件，构成这些电子设备的元器件也必须减小体积和重量，以适应电子元器件的安装技术转变为表面贴装技术(SMT)的需要。多层陶瓷电容器是片式元件中应用最广泛的一种。多层陶瓷电容器(Multilayer Ceramic Capacitor即MLCC)是将电极材料与陶瓷坯体以多层交替并联叠合起来，并同时烧成一个整体。

根据国际电子工业协会EIA(Electronic Industries Association)标准，温度稳定型X9R多层陶瓷电容器是指以25℃的电容值为基准，在温度从-55℃到+200℃的范围之内，容温变化率≤±15％，介电损耗(DF)≤1.5％。近十年来，高温环境下的电子元器件及其材料的制造及检测技术随电子学的发展而迅猛发展。X9R已经不能满足航空电子学、自动电子学、环境检测学等多领域要求电子系统在极端苛刻的环境下工作的要求。在超高温环境下250℃的实验装置能否正常运行，大容量电容器性能是否达标是关键的技术挑战。所以，研究宽温区超高温度稳定型介电材料成为当务之急。这方面的研究在国际上尚未见报道。

现在使用的温度稳定型多层陶瓷电容原料主要有两种，一种是含铅的铁电材料，一种是钛酸钡材料。由于环保ROHS要求，现在含铅的铁电材料已经不能生产了。另外，以前生产多层陶瓷电容器中，多采用较高熔点的贵金属(如Pt、Au、Pd金属或其合金等)作为内电极。但是，这些金属大大提高了电容器的制造成本，据资料报道，占生产成本的30～70％。降低生产成本，在中低温条件下烧结，采用Ni、Fe、Cu、Ag等廉价金属作为内电极，也是研究重点之一。

因此，特别需要一种中低温烧结、不含有对人体和环境有害的物质、介电常数较高、可以大量生产、在温度从-55℃～+250℃的范围之内容温变化率≤±15％、介电损耗(DF)≤1.5％、适应苛刻环境要求的材料。

发明内容

本发明的目的，是克服现有技术的缺点和不足，提供一种中低温烧结、介电常数高、介电损耗低，以25℃的电容值为基准，在温度从-55℃到+250℃的范围之内，容温变化率≤±15％，介电损耗(DF)≤1.5％的陶瓷电容器介电材料，以解决在超高温环境下(250℃)、宽温区、温度稳定型陶瓷电容器介电材料的当务之急。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种中低温烧结的超高温度稳定型多层陶瓷电容器材料，以BaTiO₃为主料，在BaTiO₃的基础上外加质量百分比含量为1～7％的烧结助剂，及0.5～9.5％的金属氧化物；