[发明专利]一种抗还原巨介电常数多层陶瓷电容器介质材料

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，具体涉及一种满足抗还原特性的具有巨介电常数以及优异温度稳定性的X8R型多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法

背景技术

片式多层陶瓷电容器(Multilayer Ceramic Capacitor，简称MLCC)作为基础电子元器件，除在智能手机、平板电脑、广播电视、移动通信、家用计算机、家用电器、测量仪器、医疗设备等民用产品及消费电子中普遍使用外，在航空航天、坦克电子、军用移动通讯、武器弹头控制和军事信号监控等军用电子设备以及石油勘探等行业都具有相当广泛的应用。钛酸钡(BaTiO₃)基温度稳定型MLCC用介质材料因其对环境无害，一直是研究的热点，

传统MLCC采用中温烧结工艺，与之匹配的内电极采用用Pt、Pd等贵金属作为内电极材料，这占据MLCC制造成本60％～70％。随着MLCC需求量的增加，MLCC向着大容量化发展，其内部介质层数增加，相应地，内电极层数也随之增加，MLCC制造成本不断提高。采用镍金属作为内电极成本为银钯电极的二十分之一，极大地减少了成本，

镍金属内电极多层陶瓷电容器(Ni-MLCC)具有电阻率低、减少内外电极等效电阻等优点，但需在还原气氛下烧结以防止镍电极被氧化，BaTiO₃在还原气氛下烧结会出现半导体化，绝缘电阻率下降，成为半导体，失去介质性能。因此制作Ni-MLCC关键在于研制出镍电极共烧匹配抗还原介质材料。巨介电常数(ε>10³)的高温度稳定低损耗介质材料是制作高性能储能器件的理想材料，可应用在髙介MLCC，固态超级电容器等领域。

发明内容

本发明的目的，在于克服现有技术的陶瓷电容器介质的容量变化率虽能达到X8R的要求，但是不能避免在还原气氛下钛酸钡基介质材料出现半导化的问题。解决巨介电常数介质材料中存在的介电损耗与稳定性之间的不匹配问题。同时，避免生产或者合成组分中含铅，危害环境。提供一种巨介电常数且具有优异的温度稳定性的无铅X8R型多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种抗还原巨介电常数多层陶瓷电容器介质材料，以BaTiO₃粉体为基料，在此基础上，外加质量百分比为0.3～1.3％的Na_0.5Bi_0.5TiO₃及0.6～3.5％的Nb₂O₅；

所述的Na_0.5Bi_0.5TiO₃，是将Na₂CO₃、Bi₂O₃和TiO₂按摩尔量比为1:1:4合成；

该抗还原巨介电常数多层陶瓷电容器介质材料的制备方法，具有如下步骤：

(1)合成Na_0.5Bi_0.5TiO₃

将Na₂CO₃、Bi₂O₃和TiO₂按摩尔量比为1:1:4进行配料，混合球磨4小时后烘干、过40目分样筛，于950℃煅烧4小时，制得Na_0.5Bi_0.5TiO₃；

(2)以BaTiO₃作为基料，掺杂质量百分比0.3～1.3％的Na_0.5Bi_0.5TiO₃，混合球磨4小时，烘干后于1050℃空气气氛煅烧8小时，制得BT-NBT混合物；

(3)在BT-NBT中添加质量百分比的0.6～3.5％的Nb₂O₅，所配原料与去离子水混合后球磨4～8小时，烘干后外加质量百分比为7％的粘结剂，过80目分样筛造粒；

(4)将步骤(3)的造粒粉料压制成生坯，经排胶后，于氢气百分比为0％～5％的氮氢混合还原气氛中1290℃～1315℃烧结，气体流速40～120mL/min，保温3小时，制得抗还原巨介电常数多层陶瓷电容器介质材料。

所述Na_0.5Bi_0.5TiO₃的外加质量百分比为0.5wt％。