[发明专利]一种电容器用陶瓷介电材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电容器用陶瓷介电材料及其制备方法，该陶瓷介电材料的结构通式为aTiO₂‑bSrO‑cBi₂O₃‑dFe₂O₃‑eCaO‑fMnO₂，其中，a≥0.6，b+2c+e＝1，0≤c＝d，0≤e，0≤f≤0.05；制备该陶瓷介电材料的方法为：先将一定摩尔比的原料粉体混合并研磨均匀，得到混合物；再将混合物进行预烧再细磨，制得预烧粉体；进一步地，将粘结剂加入至预烧粉体中并造粒，再经压制成型得到素坯；最后将素坯经排胶后烧结，得到陶瓷介电材料；该陶瓷介电材料具有介电常数可调，介电损耗小，电容变化率小和高温极限值大的特点；可用于陶瓷电容器和MLCC，成本低廉，具有良好的产业化前景。

技术领域

本发明属于电子元器件陶瓷材料技术领域，涉及一种电容器用陶瓷介电材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷电容器广泛应用于电力、电子设备等领域，并且不断向小型化、大容量、高压、高温、高频等方向发展。陶瓷电容器的重要参数包括容温变化率和使用温度范围。根据EIA标准，X7R、X8R和X9R陶瓷电容器要求在高温达到125℃、150℃和200℃时，容温变化率|ΔC/C25℃|≤±15％。而其他一些电子设备中的电子元件需要承受更高的工作温度，比如机电执行器中的能量转化装置。

因此，开发具有更高使用温度陶瓷电容器介质(介电)材料非常重要。设电容器电极面积为S，介电材料厚度为t，则该电容器的电容值C和所用介电材料的相对介电常数ε_r的关系是：C＝ε₀ε_rS/d(ε₀是真空电容率)。由此可见，相对介电常数随温度的变化直接决定了电容器的容温变化率。

现有技术中，温度稳定型陶瓷电容器和广泛使用的多层陶瓷电容器(MLCC)所用陶瓷介电材料主要有两类，一是含铅的介电材料，二是钛酸钡基的核-壳结构材料。由于铅元素对于人类和环境具有危害性，基于环境和健康考虑，钛酸钡基的核-壳结构材料是温度稳定型陶瓷电容器和多层陶瓷电容器(MLCC)主要的介质材料。然而由于纯钛酸钡在～120℃存在相变，影响了其电容稳定性，限制了其在高温条件下的使用。另外，这一体系烧结烧结温度较高，在MLCC工艺中不能使用贱金属电极。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种电容器用陶瓷介电材料及其制备方法，其目的之一是提供一种电容器用陶瓷介电材料，其结构通式为aTiO₂-bSrO-cBi₂O₃-dFe₂O₃-eCaO-fMnO₂，其中，a≥0.6，b+2c+e＝1，0≤c＝d，0≤e，0≤f≤0.05；该陶瓷介电材料具有介电常数可调，介电损耗小，电容变化率小和高温极限值大的特点。其目的之二是提供一种电容器用陶瓷介电材料的制备方法，具体是：先将一定摩尔比的原料粉体混合并研磨均匀，得到混合物；再将混合物进行预烧再细磨，制得预烧粉体；进一步地，将粘结剂加入至预烧粉体中并造粒，再经压制成型得到素坯；最后将素坯经排胶后烧结，得到陶瓷介电材料。该陶瓷介电材料的制备方法不限于本方法，使用高温共烧技术等新型陶瓷制备技术均可产生类似的或者更优的性能。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种电容器用陶瓷介电材料，所述陶瓷介电材料的通式为aTiO₂-bSrO-cBi₂O₃-dFe₂O₃-eCaO-fMnO₂，其中，a≥0.6，b+2c+e＝1，0≤c＝d，0≤e，0≤f≤0.05。引入Bi元素来提高介质体系的可极化性；引入Mn元素来降低材料的介电损耗；引入Ca元素来降低成本；

作为优选的技术方案：