[发明专利]一种超低损耗巨介电常数温度稳定型电容器介质材料

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种巨介电常数电容器介质材料及其制备方法。

背景技术

随着无线通讯技术的高速发展，在对电子元器件的微型化、高频化和高储能设备的迫切需求背景下，研发出具备良好的温度稳定性及频率特性的低介电损耗巨介电常数材料，可使电子科技中众多领域实现突破性进展，例如有利于MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)器件的薄层化和小型化以及制备出超大容量MLCC；制备出单层高储能电容器，即单层可满足传统MLCC容量需求，节约电极成本。

通常把介电常数实部超过10⁴的材料称为巨介电常数材料。电介质在电场中受电场作用发生极化，介质的极化能力越强，其介电常数越大，实现大容量的同时所需材料的体积越小，实际生产应用中得以极大地缩减器件尺寸，实现集成电路的小型化和微型化。除此之外，介电损耗、介电常数频率与温度特性等指标也是衡量材料体系的重要指标参数，与元器件的低损耗、环境稳定性密切相关，其指标参数的优异性是得以实际生产应用的关键，目前，研究较多的巨介电常数材料体系并不能同时满足上述要求，如BaTiO₃类钙钛矿体系，通过A、B位离子掺杂方式如(Ba_0.9Nd_0.1)TiO₃、Ba(Ti_0.86Zr_0.14)O₃、(Ba_0.87Ca_0.09Sr_0.04)(Ti_0.90Zr_0.04Sn_0.06)O₃等体系，以使居里峰左移至室温附近使其具有位移型扩散转变的弛豫铁电体特征，然而这种体系的巨介电常数仅仅体现在室温附近，具有严重的温度依赖性；另外一种常见的巨介电常数CCTO体系，其在低频下可表现出>10⁵的介电常数，但因其内阻挡层电容(IBLC)机理引起强烈的界面极化贡献介电常数，同时也恰因为界面极化的原因导致其随频率的变化严重下降，以至于1Khz或1MHz下介电常数＜10000，且具有相对较高的介电损耗(>0.2)。

发明内容

本发明的目的，在于克服现有巨介电常数电容器介质体系损耗高、频段窄等缺点，提供有一种宽频范围、低介电损耗、具有优良的温度稳定特性的巨介电常数电容器介质材料。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种超低损耗巨介电常数温度稳定型电容器介质材料，以TiO₂粉体为基料，在此基础上，按化学式(La_0.5Nb_0.5)_xTi_1-xO₂进行三价La³⁺、五价Nb⁵⁺元素共掺杂，其中x＝0.005～0.10；

所述(La_0.5Nb_0.5)_xTi_1-xO₂化合物，将原料La₂O₃、Nb₂O₅和TiO₂按摩尔比x/4：x/4：1-x，其中x＝0.005～0.10合成；

上述电容器介质材料的制备方法，具有如下步骤：

(1)将La₂O₃、Nb₂O₅和TiO₂按摩尔比x/4：x/4：1-x，其中x＝0.005～0.10进行配料，混合球磨10小时后烘干、过40目分样筛；

(2)将步骤(1)过筛后的粉料，外加质量百分比为7wt％石蜡作为粘结剂，过80目筛，进行造粒，再用粉末压片机压制为成型的坯体；

(3)将步骤(2)的坯体于1300℃～1400℃烧结，升温速率为2～5℃/min，保温5～11小时，得到超低损耗巨介电常数温度稳定型电容器介质材料。

所述步骤(1)的化学式(La_0.5Nb_0.5)_xTi_1-xO₂，其中x＝0.03。

所述步骤(2)的坯体为Ф10×1.5mm的圆片坯体。