[发明专利]X7R型BaTiO3基电容器陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种X7R型BaTiO₃基电容器陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的迅猛发展，整机产业制备如以平板显示、手机以及汽车等为代表的新型电子产品的不断涌现，使其对电容器的性能要求更加严格。片式多层陶瓷电容器(Multilayer Ceramic Capacitor，MLCC)具有体积小、比容量大、抗湿性好、等效串联电阻小、高可靠和耐高温等优点，从而成为目前使用量最大、发展速度最快的片式元器件之一。X7R型MLCC是指电容器在测试频率1KHz、测试电压1V下，满足-55～125℃区间内容温变化率≤15％，介电损耗≤2.0％。主要分为三大类：(a)铅系弛豫类铁电材料；(b)BaTiO₃系材料；(c)铅系和BaTiO₃系复合材料。由于铅存在严重的环境污染问题，使得BaTiO₃基电容器陶瓷材料受到了广泛的关注并具有广阔的应用前景。

BaTiO₃在室温下具有较低的介电常数，主要通过添加Nb、Ta、Co、Zn、Sm、Mn、Mg、Dy、Yb等元素来改性BaTiO₃基陶瓷材料，其烧结温度一般较高(＞1300℃)。为了降低烧结温度，通常用低温玻璃、二氧化硅和氧化硼等作为烧结助剂，其中低温玻璃的制备工艺复杂且周期较长，而且会造成材料的介电损耗变大。目前X7R型MLCC材料的制备方法存在制备工艺复杂、介电常数较低和损耗偏大的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种X7R型BaTiO₃基电容器陶瓷材料，在-55℃～125℃范围内满足容温变化率≤15％，具有较高的介电常数、低的介电损耗且环境友好、烧结范围宽、性能重复性好，本发明还提供其制备方法，工艺简单，成本低，易于工业化生产。

本发明所述的X7R型BaTiO₃基电容器陶瓷材料，包括以下质量份数的原料：

本发明所述的X7R型BaTiO₃基电容器陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将BaTiO₃粉体、CaZrO₃粉体与Ta₂O₅、Nb₂O₅、MnCO₃、MgO混合，与去离子水混合球磨后烘干，得到陶瓷粉末；

(2)在陶瓷粉末中加入粘结剂，造粒、过筛、压片、排胶，随后烧结、保温，得到陶瓷样品，抛光后制得X7R型BaTiO₃基电容器陶瓷材料。

其中：

BaTiO₃粉体的制备方法为：将BaCO₃和TiO₂按照BaTiO₃的化学计量比1:1配料，与去离子水混合球磨后烘干，然后升温至1100～1150℃煅烧3～5小时，随炉冷却，制得BaTiO₃粉体。BaTiO₃粉体的制备方法中的升温速率为2～5℃/分钟。

CaZrO₃粉体的制备方法为：将CaCO₃和ZrO₂按照CaZrO₃的化学计量比1:1配料，与去离子水混合球磨后烘干，然后升温至1400～1450℃煅烧3～5小时，随炉冷却，制得CaZrO₃粉体。CaZrO₃粉体的制备方法中的升温速率为2～5℃/分钟。

通过采用上述方法制备的BaTiO₃粉体、CaZrO₃粉体，在高温段的温度稳定性更好。

球磨时间为4～12小时。

粘结剂添加质量为陶瓷粉末的4％～7％。

粘结剂为PVA粘结剂，浓度为3～5wt％。

步骤(2)中过筛后的粒径≤150μm。

步骤(2)中的烧结为升温至1200～1280℃烧结；保温为保温2～4小时。

步骤(2)中的排胶温度为600～700℃，升温速率为1～2℃/分钟，保温时间2小时。

制备得到的X7R型BaTiO₃基电容器陶瓷材料可以制备银电极，用小毛刷在陶瓷的上下表面涂银浆，在烘箱中100℃下烘干，最后在马弗炉中500℃烧结30分钟，制得产品。