[发明专利]X9R型陶瓷电容器介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用于电子元器件的陶瓷材料技术领域，涉及一种X9R型陶瓷电容器介质材料及其制备方法。

背景技术

多层陶瓷电容器(Multilayer Ceramic Capacitors)简称MLCC，是将陶瓷坯体与内电极交替叠层，共烧成为一个整体。MLCC作为一种片式化元件，具有体积小、绝缘电阻高、寄生电感低，高频特性好等诸多优点，适用于表面贴装技术，可大大提高电路组装密度，缩小整机体积，这一突出的特性使MLCC成为世界上用量最大、发展最快的一种电子元器件。

根据国际电子工业协会EIA(Electronic Industries Association)标准，X9R型MLCC是指以25℃的电容值为基准，在温度从-55℃到+200℃的范围内，电容变化率(ΔC/C₂₅)≤±15％。在军工、航天航空以及勘探等领域里，对于能承受高温的电子元器件有很大需求。例如，大功率相控阵雷达、装甲车辆、弹载/箭载电路中，均要求器件的工作温度延伸到150℃以上。用来探寻油气储量的电子设备，可能需要遭受近200℃的温度。X7R、X8R型MLCC显然不能胜任，因为两者的使用温度上限分别为125℃和150℃。因此，研发具有高温稳定性的X9R型MLCC介质陶瓷材料，具有重要的实际应用价值。

大容量温度稳定型MLCC介质材料的化学组成主要是由钛酸钡组成。钛酸钡(BaTiO₃)是一种铁电材料，具有典型的钙钛矿(ABO₃)结构，室温下的介电常数很高，能达到2000～4000，因此特别适合用作介电材料。然而纯钛酸钡在高于居里温度(大约在125℃)的情况下，介电常数急剧下降，严重影响了MLCC的电容稳定性，从而限制了它们在高温条件下的使用。为了满足X9R特性，必须对BaTiO₃基料进行掺杂改性，使其居里点向高温方向移动，同时控制陶瓷材料的组成及烧结工艺，以获得X9R型高性能MLCC用介质材料，这便是本发明所要解决的问题。

现已公开的涉及X9R的专利数量还是相当有限。其中天津大学申请的X9R专利(授权公告号CN100494118C)室温介电常数在1300～1400，但由于采用了PbO作为原料，对于环境有害；武汉理工大学申请的两份X9R专利(授权公告号CN100591642C、公开号101560094A)采用BaTiO₃-BiScO₃为主成分，Sc₂O₃由于价格昂贵因而不利于降低生产成本。此外，由于这两份专利中对于X9R温度范围定义是从-55～175℃，因此其所涉及的材料体系不能满足在200℃下电容变化率≤±15％的标准。

发明内容

本发明的目的是提供一种X9R型陶瓷电容器介质材料及其制备方法。

本发明提供的(1-x)BaTiO₃-xBi_0.5A_0.5TiO₃所示复合物，所述(1-x)BaTiO₃-xBi_0.5A_0.5TiO₃中，x为0.04-0.12，A为Na或K。

所述(1-x)BaTiO₃-xBi_0.5A_0.5TiO₃中，x优选为0.08～0.10。

本发明提供的X9R型陶瓷电容器介质材料，包括(1-x)BaTiO₃-xBi_0.5A_0.5TiO₃所示复合物和二次掺杂剂；所述材料主成分为(1-x)BaTiO₃-xBi_0.5A_0.5TiO₃中，x为0.04-0.12，优选0.08～0.10；所述二次掺杂剂由Nb₂O₅和下述化合物中的至少一种组成：CaZrO₃和SrZrO₃；所述二次掺杂剂的摩尔用量之和与所述(1-x)BaTiO₃-xBi_0.5A_0.5TiO₃所示复合物的摩尔比为2-5∶95-98。