[发明专利]一种具有线性容温变化率的温度补偿型电容器介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有线性容温变化率的温度补偿型电容器介质及其制备方法。

背景技术

温度补偿型电容器介质，在-55～125℃范围内，其容量-温度的变化关系呈线性关系，而且具有很低的介质损耗，根据EIA-98标准，温度补偿型电容器或介质的品质因素Q≥1000，即要求介质损耗≤10^-4。因此在高频、高压环境中，不易发热，抗冲击能力高，又可称为高频陶瓷电容，因此可用作脉冲功率MLCC在现代通讯小型化集成化发挥着重大的作用，对国防科技建设发展有着深远的意义。

目前典型的温度补偿型介质材料有钛酸镁锌-钛酸钙、锆酸镁锌-钛酸钙、钛酸钡-锆酸钙、钛酸钡-钛酸锶、锆酸钡-钛酸锶以及一些铌酸盐、钽酸盐、稀土的钛酸盐等等。但是这些材料为了能达到较高的体积密度、品质因素Q以及击穿电压，往往烧结温度较高，需使用较贵金属内电极，或者有低温共烧工艺，比如化学法制备的材料则需要特殊烧结设备、规模化成本更高，因此开发一种能满足温度补偿型材料性能的材料体系，实现中温烧结，将具有重要的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点，提供一种低损耗（介质损耗≤10^-4）、中温烧结的、可适用于脉冲功率条件下的具有线性容温变化率的温度补偿型电容器介质及其制备方法。

本发明主要解决如下几个问题：1)采用低居里点的物质来调节材料系统的居里点，使居里点往负温度方向移动；2)添加改性物质，宽化容量-温度的变化关系，使之在较宽的变化范围内可调节；3）添加包括稀土在内的各种元素，降低材料系统的介质损耗以及提高材料的抗老化、耐击穿电压等等；4）添加低熔点玻璃，继续改性材料系统的各种性能，并有效低降低材料的烧结温度，实现可中温烧结。

本发明采用如下的技术方案：

一种具有线性容温变化率的温度补偿型电容器介质，以100重量份的钛酸钡为基材，添加有如下成分：

铌镍化合物（NiNb₂O₆）1.45-12.5wt%；

氧化锆5-20wt%；

碳酸锰0-0.2wt%；

稀土氧化物0.025-0.2mol%；稀土氧化物为镧、铈、镨、钕、钐、钆、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪和钇中的一种或多种复合；

Zn-B-Ba-Si玻璃3-10wt%。

进一步地，所述铌镍化合物由摩尔比1：1的氧化铌和氧化亚镍制得。

进一步地，所述Zn-B-Ba-Si玻璃由如下重量份的成分制得：氧化锌42-53份；硼酸10-18份；二氧化硅12-24份；碳酸钡15-25份。

一种具有线性容温变化率的温度补偿型电容器介质的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将氧化铌和氧化亚镍按摩尔比1：1进行配比，制备铌镍化合物；

步骤二，利用如下重量配比的组分制备Zn-B-Ba-Si玻璃粉：氧化锌42-53份；硼酸10-18份；二氧化硅12-24份；碳酸钡15-25份；

步骤三，以100重量份的钛酸钡为基材，添加有如下成分：铌镍化合物1.45-12.5wt%、氧化锆5-20wt%、碳酸锰0-0.2wt%、稀土氧化物0.025-0.2mol%、Zn-B-Ba-Si玻璃3-10wt%，用去离子水作为分散介质，球磨、烘干并造粒；

步骤四，将造粒后的粉料压制成生坯，排有机物、烧结，即制得温度补偿型电容器介质。

进一步地，步骤三中钛酸钡进行如下处理：在1100-1150℃范围内煅烧处理1.5-2h。

进一步地，步骤一中铌镍化合物制备方法如下：将氧化铌和氧化亚镍按照摩尔比1:1进行配比、称量、球磨混合、烘干，烘干后块状物过40-80目标准筛并于850-1150℃煅烧，获得铌镍化合物。

进一步地，步骤二中Zn-B-Ba-Si玻璃粉的制备方法如下：按所述配比进行配比、称量、球磨混合，并于1200℃～1250℃熔融后水淬，磨细烘干后过325目标准筛，制得Zn-B-Ba-Si玻璃粉。

进一步地，步骤三中采用2-5mm的钇安定锆球作磨介，研磨6-14h，烘干后过80目标准筛，加入5～6.5%石蜡做粘结剂共同烘焙造粒，再次过80目标准筛。

进一步地，步骤四中造粒后的粉料在8～10MPa下压制成圆片生坯，在450-550℃排有机物1h，然后用3h升温至1120～1150℃，烧结2～3h，即制得所述温度补偿型电容器介质。