[发明专利]一种X8R型细晶陶瓷电容器介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种X8R型细晶陶瓷电容器介质材料及其制备方法，属于电子陶瓷电容器材料技术领域。

背景技术

随着多层陶瓷电容器（MLCC）的快速发展，为了满足其小型化、大容量以及在高温环境中应用等要求，陶瓷介质材料不仅要具备高的介电常数，而且要求其容温变化率在较宽温度范围内呈现平缓变化的特性。目前，X8R型陶瓷介电材料因为在较宽的温度范围内具有较好的温度稳定性，被广泛应用于石油勘探、汽车引擎、抗冲击系统等领域。X8R 的 EIA(Electronic International Association) 标准如下：8 和 X 分别代表上下工作温限＋150 ℃和－55 ℃，R代表电容的温度变化率不超过±15 %，室温介电损耗< 2.5%。

电子元器件小型化、高性能的发展趋势是要求MLCC向着大容量、超薄层的方向发展。目前，制备BaTiO₃基X8R型陶瓷电容器的介质材料的方法大多为传统固相法。但是，由于固相法制备工艺路线较长，且制备出的粉体颗粒和陶瓷晶粒较大，不利于MLCC超薄层化的发展。如美国专利（US Patent No. 7727922）中，陶瓷材料的基本组成是BaTiO₃-ZrO₂-BaCO₃-MnCO₃-MoO₃-MgO-Y₂O₃-SiO₂，该组成满足X8R性能要求，室温介电常数约为2000，但是其组成复杂，而且制备的粉体颗粒尺寸大于0.7 μm，陶瓷晶粒尺寸大于2 μm；美国专利（US Patent No.5990029），同样采用固相法制备了组成为BaTiO₃-Ta₂O₅-Nb₂O₅-ZnO-CaZrO₃-MnO的X8R型陶瓷材料，室温介电常数为2050以上，粉体的颗粒尺寸大于0.8 μm，陶瓷晶粒尺寸大于5 μm；中国专利（公开号 103011805A），陶瓷材料的基本组成是BaTiO₃-K_1/2Bi_1/2TiO₃-BaNb₂O₆，满足X8R性能要求，介电常数约为1800。因此，如何优化并简化体系的组成，控制陶瓷介质材料的结构而获得细晶、粒度均匀且高性能的X8R型BaTiO₃基MLCC材料以满足大容量、超薄层化要求是本发明所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种组成简单的X8R型陶瓷电容器介质材料及其制备方法。

所述X8R型细晶陶瓷材料具有芯壳结构，表示为Ba_1-xBi_xTiO₃@(Nb₂O₅-Co₃O₄)，其化学表达式为：Ba_1-xBi_xTiO₃ + n(aNb₂O₅ + bCo₃O₄)，其中，0.002<x≤0.015，n=0.004~0.016，a与b的摩尔比为=10:1~1:1，最好为3:1。

本发明实现过程如下：

（1）在水浴温度为30~50 ℃下，将一定量的TiCl₄溶液缓慢滴加到6~10 mol/L的NaOH溶液中，并充分搅拌0.5~1 h；

（2）按照化学计量比分别缓慢加入已配置好的铋、钡离子的水溶液，并且不断搅拌。反应温度为30~50 ℃，反应时间为0.5~1 h；

（3）将上述溶液在水浴温度为75~95 ℃时继续搅拌2~6 h，洗涤、干燥，得到Ba_1-xBi_xTiO₃粉体；

（4）将步骤（3）的Ba_1-xBi_xTiO₃粉体在去离子水中超声分散，得到分散性良好的Ba_1-xBi_xTiO₃悬浮液；