[发明专利]温度稳定型钽酸盐介电陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及介电陶瓷材料，特别是涉及在陶瓷电容器方面应用的温度稳定 型陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

温度稳定性对应用于电子产品的多层陶瓷电容器的制备来说非常重要。通 过两种或更多的具有相反介电常数温度系数(τ_ε)的多元化合物混合，产生较小 介电常数温度系数的固溶体，这种方法经常用来实现材料的温度稳定性；或者， 例如对于BaTiO₃基电容器，掺杂剂混合分散于陶瓷体产生室温附近的铁电-顺电 相转变，得到了相对稳定的材料。目前，BaTiO₃基化合物满足X7R标准，其介电 常数在-55℃～125℃温度范围内相对于室温介电常数的变化率不超过±15％， 在1MHz下的介电损耗tanσ小于0.02。但是如果不掺杂PbTiO₃(T_c＝495℃)，它 们的最高工作温度不超过130℃。

小型化的驱动和计算机的提速使更多的目光转向到耐高温部件，将来电容 器必须能在150℃甚至200℃工作。然而，PbTiO₃-BaTiO₃复合多层陶瓷电容器的 应用是不可取的，一是Pb的毒性，二是在低氧分压容易分解，并且它还会和Ni 基金属电极形成低熔点合金。同样的问题也出现在Bi₂O₃掺杂的BaTiO₃基固溶体 中。理想的新材料要求其相变温度介于-50℃～250℃，不含PbO和Bi₂O₃，包含 相对常见的、便宜的原材料。

近来，国内外研究者发现一些钨青铜结构钽酸盐具有较高的介电常数(＞ 100)、低的介电损耗，有望成为温度稳定型介电材料而应用于多层陶瓷电容器， 其中陈湘明等在《Journal of the European Ceramic Society》2003年23期 1571～1575页发表的“High permittivity and low loss dielectricceramics  in the BaO-La₂O₃-TiO₂-Ta₂O₅ system”一文中报道了系列陶瓷的介电常数ε_r介于 127～175之间，1MHz下的介电损耗tanσ小于0.009，介电常数温度系数τ_ε介 于-728～-2500ppm/℃之间。目前这些钨青铜结构钽酸盐的介电常数温度系数偏 大，温度稳定性不好，因此限制其实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好的温度稳定性与低介电损耗，同时具有 高介电常数，可应用于多层陶瓷电容器的温度稳定型钽酸盐介电陶瓷及其制备 方法。

本发明的温度稳定型钽酸盐介电陶瓷的化学组成通式为： Ba_6-xLn_xFe_1+0.5xTa_9-0.5xO₃₀，其中Ln为La、Pr、Nd和Sm中的一种或两种，0.00≤x ≤2。

本温度稳定型钽酸盐介电陶瓷按下述方法制备而成：

首先将纯度为99％以上的BaCO₃、Ln₂O₃、Fe₂O₃与Ta₂O₅的原始粉末按 Ba_6-xLn_xFe_1+0.5xTa_9-0.5xO₃₀化学计量比配料，其中Ln为La、Pr、Nd和Sm中的一种或 两种，0.00≤x≤2；然后湿式球磨混合12～24小时，溶剂为蒸馏水，烘干后在 1350～1400℃大气气氛中预烧4～8小时得到预烧粉末，然后在预烧粉末中添加 粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在1400～1450℃大气气氛中烧结1～8小时， 所述的粘结剂采用质量浓度为5％的聚乙烯醇溶液，其剂量占预烧粉末总量的2 ％～10％。