[发明专利]一种宽温谱陶瓷电容器介质材料及其制备方法

说明书

本发明属于电容器材料的制备技术领域，公开了一种宽温谱陶瓷电容器介质材料及其制备方法。该材料的组成包括BaTiO₃、(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃、Nb₂O₅；该材料的化学式为：(1‑x)BaTiO₃‑x(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃，其中x＝0.01～0.25；每制备1mol的(1‑x)BaTiO₃‑x(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃掺入1.5～2mol％的Nb₂O₅；优选的，x为0.1。此外，每制备1mol的(1‑x)BaTiO₃‑x(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃还掺入0.2～0.8mol％的MgCO₃；或每制备1mol的(1‑x)BaTiO₃‑x(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃还掺入0.5～1.5mol％的Dy₂O₃或Ho₂O₃；或每制备1mol的(1‑x)BaTiO₃‑x(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃还掺入Dy₂O₃和Ho₂O₃，Dy₂O₃和Ho₂O₃的掺杂总量为1mol％。本发明得到掺杂元素(如Nd、Mg、Dy、Ho等)对BT‑BNT体系的作用规律，对于超薄层BME‑MLCC材料组成设计具有重要意义，为高容量宽温谱MLCC的制备提供参考。

技术领域

本发明属于电容器材料的制备技术领域，具体的，涉及一种宽温谱陶瓷电容器介质材料及其制备方法。

背景技术

多层陶瓷电容器(Multi-layers Ceramic Capacitor，MLCC)作为一种新型片式化陶瓷电容器，是片式容阻感元件中用量最大、发展最快的核心元件。电子设备的集成化、便携式和低成本化，对MLCC提出小型化、高容量的性能需求，目前商业化MLCC单介质层厚度已降至1μm。同时为了兼顾可靠性和稳定性，纳米晶陶瓷介质的制备成为高容量MLCC的关键技术。此外，在石油勘探、航空航天、军工等极端应用领域，对MLCC提出了宽温化的性能要求。如常见的汽车ABS中，MLCC在车轮和汽缸使用温度高达200～300℃，目前常用的X7R型MLCC已无法满足以上需求。因此，开发X8R/X9R(工作温度-55～150℃/200℃，△C/C_25℃≤±15％)甚至更高温度稳定特性的材料体系以适应苛刻的工作环境成为研究热点。而高容量、宽温化则成为下一代MLCC的重要性能参数。

MLCC常用材料包括铅基复合钙钛矿体系、钨青铜结构体系及BaTiO₃体系。铅基复合钙钛矿体系中铅的毒害性违背绿色环保的发展趋势，并降低MLCC可靠性；钨青铜结构体系介电损耗大且碱金属离子(K+)的高迁移率会降低MLCC性能稳定性。相较而言，BaTiO₃体系介电性能优异、性能稳定且环保，是最早商业化的高容电介质材料。但BaTiO₃在居里温度点Tc(125℃)出现介电常数的峰值，这种介电常数的突变限制其高温稳定性，且无法满足XnR系列MLCC对容温变化率的要求。因此，本项目通过对纳米晶BaTiO₃的掺杂改性及制备工艺的调控，开发出新的材料体系，使之满足EIA-X9R对宽温化与高容量的性能要求。

发明内容

针对上述背景技术中提出的问题，本发明提出一种宽温谱陶瓷电容器介质材料及其制备方法。