[发明专利]反铁电材料体系的MLCC脉冲功率电容器及制备方法

说明书

一种反铁电材料体系的MLCC脉冲功率电容器及制备方法，属于电子信息材料与元器件技术领域。该脉冲功率电容器为“介质层/(电极层/介质层)n”多层结构，介质层为(Pb_1‑1.5aLa_a)(Zr_1‑b‑cSn_bTi_c)O₃与H₃BO₃的复合陶瓷，(Pb_1‑1.5aLa_a)(Zr_1‑b‑cSn_bTi_c)O₃的质量百分比99.1～99.9wt％，H₃BO₃的质量百分比0.1～0.9wt％。本发明通过在反铁电陶瓷中添加硼酸来引入玻璃骨架元素，在高温熔融状态下硼与金属元素生成玻璃相结构，有效填充了晶粒孔隙；同时，自生的玻璃相可以有效助熔，增加陶瓷致密度，进而提升储能密度，降低MLCC的电极成本。

技术领域

本发明属于电子信息材料与元器件技术领域，具体涉及一种反铁电材料体系的MLCC脉冲功率电容器及制备方法。

背景技术

多层陶瓷电容器(简称MLCC)，是电子设备中最常见且应用最广泛的无源电子元件之一，具有高容值、小体积、低损耗、高耐压等优异性能。MLCC按工作频段分类，可应用于高频(I类)、低频(II类)和微波频段，因此，不仅在手机、计算机主板、家用电器电路、医疗设备中有广泛应用，在航空航天、军事通信中也具有重要的应用价值。脉冲功率电容是对电源能量进行大量存储，并在特定负载上快速释放，从而获得极大的脉冲功率输出。这一应用特性对电容器介质有极高的要求，需要材料具有超高的储能密度、宽的温度和频率稳定性、快速的放电时间以及较高的充放电循环次数，同时要求储能模块的体积越来越小。

目前，应用广泛的陶瓷介质材料主要有铁电材料(钛酸钡等)、铅基反铁电材料(锆钛酸铅，锆锡酸铅等)以及线性介质(如二氧化钛，钛酸锶等)。而介质陶瓷普遍烧结温度较高，通常需要1250℃以上的高温才能充分结晶，实现致密烧结，而MLCC工艺中介质材料与涂覆的内电极需要一起高温烧结，为减少烧结失配等问题，只能选择一些熔点较高的稀有贵金属钯或铂，或者钯银银浆等作为内电极材料，例如，钯3银浆(即含钯30％的高温银浆)的熔点在1150℃左右。这极大地增加了MLCC的物料成本。因此，如何降低介质陶瓷与电极的共烧温度，是目前亟待解决的问题。为了降低介质陶瓷与电极的共烧问题，目前通常采用的方法是复合低熔点玻璃做助熔剂。但是，玻璃的介电常数通常较低(ε小于10)，随着玻璃含量的增多，高温退火或者热处理过程中会析晶，导致陶瓷材料的介电性能恶化。

发明内容

本发明的目的在于，针对背景技术存在的缺陷，提出了一种反铁电材料体系的MLCC脉冲功率电容器及制备方法，有效解决了MLCC工艺中介质材料与内电极共烧温度失配的问题。本发明提供的脉冲功率电容器，通过在反铁电陶瓷中添加硼酸来引入玻璃骨架元素，在高温熔融状态下硼与金属元素生成玻璃相结构，有效填充了晶粒孔隙；同时，自生的玻璃相可以有效助熔，增加陶瓷致密度，进而提升储能密度，降低MLCC的电极成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：