[发明专利]一种高温高绝缘性能多层陶瓷电容器用电介质陶瓷材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种电介质陶瓷材料的组成及其制造方法，该电介质瓷料制造的多层陶瓷电容器，特别涉及一种高温高绝缘性能多层陶瓷电容器用电介质瓷料。

背景技术

科学技术的发展，电子信息技术的不断进步，促使片式多层陶瓷电容器（MLCC）不断向大容量、小型化发展，MLCC的小型化对可靠性提出了更高的要求。同时，在高温的使用环境，要求MLCC具有良好的介电性能。例如，根据EIA标准，X7R、X8R、X9R规格MLCC，要求在-55℃～+125℃、150℃、200℃电容器具有更稳定的电容量,而大部分电容器, 125℃以上温度,电容器绝缘电阻会出现恶化,高温时IR下降,不适合高温环境使用。因此，MLCC高温环境使用，必须防止电容器绝缘电阻下降。

通常BaTiO₃材料系统在还原气氛下烧结时，BaTiO₃钙钛矿晶体结构中的部分B位钛离子从4价变成3价，即Ti⁴⁺→Ti³⁺，晶体结构中形成了氧空位，由于晶格上Ti³⁺并不稳定，吸收少量能量后失去一个电子恢复为Ti⁴⁺，而Ti³⁺失去的电子被氧空位俘获形成F^-中心，处于F^-中心的电子为弱束缚电子，在电场作用下，弱束缚电子参与电导，因此使得材料具有半导性，电阻率很低（小于10⁵Ωcm），完全不适合用作电容器电介质材料。研究稀土“两性添加剂”：Y₂O₃、Dy₂O₃ 、Ho₂O₃、Er₂O₃的添加量对BaTiO₃材料绝缘及其他介电性能的影响，从而提高还原气氛下烧结MLCC绝缘电阻。

许多文献指出,当钛酸钡添加等价或不等价离子后,一个晶粒出现两相结构,晶粒内部(core)是由钛酸钡所组成的铁电相,而晶粒周围(shell)是由钛酸钡与添加物所组成的顺电相,此双相晶粒称为core-shell心-壳结构,此结构多为添加离子扩散速度较慢,在烧结时无法完全扩散到晶粒内部,因此构成心-壳结构，具有心-壳结构的钛酸钡陶瓷系统，其可获得较小或较平垣的介电常数温度系数。这类材料广范应用于多层陶瓷电容器（MLCC）产品，如Y5V、Z5U、X7R、X8R等规格MLCC。但对于还原性气氛烧结的MLCC电介质瓷料，由于添加剂要同时具备助烧和抗还原效果，实现“芯-壳”结构要困难得多，而通过合理选择BaTiO3材料并进行适当处理，调整添加剂材料配方组成，获得了具有“芯-壳”结构、ε-T曲线呈现双峰的还原性气氛烧结电介质瓷料可行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电介质瓷料的组成、制备方法及其应用。主要成分为钛酸钡BaTiO₃及辅助成分添加剂，通过主成分及辅助成分的配合获得电介质瓷料。

一种电介质陶瓷材料，主要成分为钛酸钡BaTiO₃及辅助添加剂，组成为：

BaTiO₃          100克，

MnCO₃          0.1-1.0克

MgO           0.1-2.0克,

BaCO₃          0.1-2.0克,

CaCO₃         0.1-2.0克,

Al₂O₃         0.1-1.0克,

SiO₂          0.5-2.0克,

选自Y₂O₃、Er₂O₃、Ho₂O₃、Dy₂0₃和Gd₂O₃中的至少一种或几种化合物0.1-3.0克,

选自MoO₃、SrO、WO₃、V₂O₅中的至少一种或几种化合物0.05-2.0克。