[发明专利]一种NPO电容器介质材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种NPO电容器介质材料及其制备方法，所述电容器介质材料组成包含基质成分和掺杂成分，基质成分为(Bi_3xZn_2‑3x)(Zn_xNb_2‑x)O₇，x=1/2~2/3；掺杂的SrTiO₃占基质成分质量分数的1%~10%。本发明所述的电容器介质材料烧结温度不超过1000℃，宽温稳定性能好，介电损耗低，且成本相当低廉。

技术领域

本发明涉及一种介电常数高、温度稳定性能优异且介电损耗较低的NPO电容器介质材料的制备方法，属于陶瓷电容器领域。

背景技术

电容器是一类重要的无源电子元器件，是电子、通信及信息产业中不可或缺的元器件，可以起到储存电荷、隔断直流、交流滤波、提供调谐及震荡等作用。Ⅰ类陶瓷电容器具有稳定性高、介电常数低且工作范围较窄等特性。随着电子信息技术的飞速发展，电子器件的前进方向是规格越来越小、稳定性和集成化程度更高、多功能化，因此人们对新型电子材料与器件的性能提出了更高的要求。作为电子设备中应用最广泛的电容器，人们对Ⅰ类陶瓷电容的性能提出了更高的要求。介电常数较高、损耗小、温度稳定性高的电介质陶瓷成为目前研究的重点方向之一。

Ⅰ类电容器由于受到高的温度稳定性和温度范围等因素的限制，使得介电常数不可能很高。与Ⅱ类电容器相比，Ⅰ类电容器陶瓷介质的介电常数要小得多。Ⅰ类电容器的介质陶瓷的介电常数通常都小于900。例如，微波陶瓷的介电常数普遍保持在几～几十之间，而NPO陶瓷的介质则在普遍保持几十的介电常数。而随着电子设备的不断小型化，使得电容器不断小型化。为了保持足够大的介电常数，提高介质的介电常数成为一种趋势。

现有研究中，同时保持高的介电常数、低的介电损耗以及超高温度稳定性是NPO电容器介质陶瓷的难点。Ag₂O-Ta₂O₅-Nb₂O₅系统介电常数极高，在400以上，温度稳定性连续可调，但Ag属于挥发分，在烧结过程中挥发会产生空位，使得该体系的介质损耗极大，在0.01以上；MgO-TiO₂-ZnO系统存在一个零温度系数区，因而该体系可以得到符合NPO使用标准的材料，有学者在该体系中掺入CaTiO₃，制备出的CaTiO₃-(Mg_2/3Zn_1/3)TiO₃陶瓷材料烧结温度为1260℃，介电常数为25.1，介电损耗为0.003，容温变化率满足NPO陶瓷的使用要求，但是该体系的介电常数非常低，为20左右，且很难得到提高；BaTiO₃体系介电常数高(ε_r＝2000)、介电损耗低，但是温度稳定性极差，有学者在该体系中掺入Ba(Zn_1/3Nb_2/3)O₃和MnCO₃，制得的陶瓷电容温度系数TCC≤±150ppm/℃，介电常数ε＝494，介电损耗tanδ＝0.0019，仍未满足NPO陶瓷对于温度稳定性方面的要求。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种NPO电容器介质材料及其制备方法，介电常数高、宽温稳定性好、介电损耗低，且烧结温度低。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种NPO电容器介质材料，其特征在于：该电容器介质材料组成包含基质成分和掺杂成分，基质成分为(Bi_3xZn_2-3x)(Zn_xNb_2-x)O₇，x＝1/2～2/3；掺杂成分为SrTiO₃，掺杂组分SrTiO₃占基质成分的质量分数z％为1％～10％。优选地，x＝0.6，掺杂组分SrTiO₃占基质成分质量分数的1～5％。