[发明专利]一种电容器电介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电容器领域，具体涉及一种电容器电介质及其制备方法。

背景技术

彩电、计算机、通迅、航空航天、导弹、航海等领域迫切需要击穿电压高、温度稳定性好、可靠性高、小型化、大容量的陶瓷电容器。为了实现陶瓷电容器的小型化和大容量，要求陶瓷电容器的电介质具有高介电常数；为了实现陶瓷电容器的击穿电压高，要求陶瓷电容器的电介质耐电压高；同时，随着人们对身体健康及环境保护的日益重视，要求陶瓷电容器的电介质在制备、使用及废弃的过程中不会对人体和环境造成危害，因而要求陶瓷电容器的电介质不含铅、镉等金属元素。

目前，通常用于生产高压陶瓷电容器的电介质中含有一定量的铅，这不仅在陶瓷电容器的生产、使用和废弃过程中对人体和环境造成危害，而且对陶瓷电容器的性能稳定性也有不良影响。例如，中国期刊《江苏陶瓷》1999年第2期在“BaTiO₃系低温烧成高介X7R电容器瓷料”一文中公开了一种BaTiO₃中低温烧成高介满足X7R特性的电容器瓷料介质，该介质所含的低熔点玻璃料是硼硅酸铅低熔点玻璃，介质是含铅的，并且未涉及耐电压，介电常数小于3500。又如，中国发明专利申请公开说明书CN1212443A(发明名称为“高介高性能中温烧结片式多层瓷介电容器瓷料”，专利申请号为97117286.2)，所公开的陶瓷电容器瓷料虽然介电常数高(介电常数≥16000)，但耐电压较差(耐电压为700V/mm)，另外其组分含有一定量的铅。还有，中国发明专利申请公开说明书CN1212444A(发明名称为“高性能中温烧结片式多层瓷介电容器瓷料”，专利申请号为97117287.0)，所公开的电容器瓷料介电常数太小(介电常数为3000)，介质损耗小于1.5％，且耐电压较低(耐电压为860V/mm)，另外其组分含有一定量的铅。

有些陶瓷电容器的电介质虽然不含铅，在陶瓷电容器的生产、使用和废弃过程中对人体和环境的危害较小，但是其介电常数太小，且/或耐电压较低。例如，中国期刊《电子元件与材料》1989年第5期在“高介高压2B4介质陶瓷”一文中公开了一种高压陶瓷电容器电介质材料，这种介质材料的介电常数太小(介电常数ε＝2500-2600)，tgδ＝0.5-1.4％，耐压性较差(直流耐压强度为7KV/mm)。又如，中国发明专利申请公开说明书CN1306288A(发明名称为“一种高压陶瓷电容器电介质”，专利申请号为00112050.6)公开的电容器陶瓷介质虽属无铅介质材料，其直流耐电压可以达到10kV/mm以上，但介电常数太小(介电常数为1860-3300)，烧结温度较高(烧结温度为1260-1400℃)。还有，中国发明专利申请公开说明书CN1619726A(发明名称为“一种中低温烧结高压陶瓷电容器电介质”，专利申请号为200410041863.x)，其各组分的重量百分比含量为：BaTiO₃60-90％、SrTiO₃1-20％、CaZrO₃0.1-10％、Nb₂O₅0.01-1％、MgO0.01-1％、CeO₂0.01-0.8％、ZnO0.01-0.6％、Co₂O₃0.03-1％、铋锂固溶体0.05-10％，其介电常数为2000-3000，耐电压为6kV/mm以上，介电常数和耐电压性仍不够理想。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电容器电介质及其制备方法，该种电容器电介质介电常数高，耐电压高，电容温度变化率小，符合Y5U特性的要求，对环境无污染。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种电容器电介质，该直流耐电压可达25kV/mm以上，交流耐压可达20kV/mm以上；介电常数为20000以上；介质损耗小于0.2％；电容温度变化率小，符合Y5U特性的要求，所述电介质包括以下按重量份数计的原料：BaTiO₃45-55份、SrZrO₃20-30份、BaZrO₃15-25份、CaZrO₃15-25份、MgSnO₃5-15份、CeO₂3-7份、MgO 2-4份、Co₂O₃3-5份、BaSiO₃1-5份、Gd₂O₃1-3份和Nb₂O₅1-3份。