[发明专利]一种陶瓷材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种陶瓷材料及其制备方法与应用。本发明陶瓷材料包括钛酸钡系化合物、稀土元素和烧结助剂，其中，稀土元素和烧结助剂的含量都不为0，烧结助剂包括MgO、MnO₂和SiO₂；以钛酸钡系化合物的摩尔量为基准计算，稀土元素占0～10％，烧结助剂占0～25％，MgO占0～10％，MnO₂占0～10％，SiO₂占0～5％，MnO₂和SiO₂的摩尔比为1.1～3，MgO和MnO₂的摩尔比为0.3～4。本发明通过优化烧结助剂，从根本上改善了钛酸钡系陶瓷介电材料本身强度弱的缺点，在保证多层陶瓷电容器具有良好电学性能的基础上，提高其抗折强度至≥7.5kgf和抗弯曲强度至≥6.5mm。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料及其制备方法与应用，具体涉及一种通过优化烧结助剂以提高材料强度的陶瓷材料及其制备方法与应用。

背景技术

多层陶瓷电容器(MLCC)是常见的被动元件之一，广泛应用在家电、手机、计算机及其他智能控制电路中。MLCC的制作过程主要包括成型、烧成及封端三个过程。成型工艺是将陶瓷粉、有机溶剂及添加剂充分混合后流延成陶瓷介质层，在陶瓷介质层上印刷内电极后再进行堆叠，压合和切割形成陶瓷芯片，将上述陶瓷芯片进行烧结和封端就制成陶瓷电容器。多层陶瓷电容器主要可分为I类高频陶瓷电容器和II类高介电陶瓷电容器。

II类多层陶瓷电容器主要应用于消费电子、通信和车载等领域。现有的II类多层陶瓷电容器多采用以钛酸钡系化合物为主成分的陶瓷材料，这类材料本身强度较低，在使用过程中易受到环境温度变化和周围震动的影响而出现开裂，断裂甚至失效等问题。

目前，一些厂家会采用通过优化结构等手段来改善产品使用过程的断裂问题，如贵金属软端子设计，通过在产品端头处增加缓冲层，一般由一种柔性贵金属加导电树脂材料制成，这种结构设计的电容器在接受外力作用时，软端子发生轻微塑性变形，吸收应力而保护产品，但该方案的成本高且软端子共烧技术难度大，而且并没有提高产品本身强度；如通过在有效电极层的上表面、内部和下表面的至少一处中设计一种由更高强度材料组成的加强体，以提高产品整体强度，但该方案中陶瓷介质材料本身强度缺陷仍旧存在。

因此，亟待开发一种成本低、处理难度低，并能从根本上提高陶瓷介质材料强度的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种陶瓷材料及其制备方法与应用，通过优化烧结助剂以从根本上改善钛酸钡系陶瓷介电材料本身强度弱的缺点，使其强度得到提高，进而提高其制成的多层陶瓷电容器的机械强度，同时，也使获得机械强度高的多层陶瓷电容器的成本和处理难度得到大幅度降低。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种陶瓷材料，其包括钛酸钡系化合物、稀土元素和烧结助剂，其中，稀土元素和烧结助剂的含量都不为0，烧结助剂包括MgO、MnO₂和SiO₂；以所述钛酸钡系化合物的摩尔量为基准计算，所述稀土元素占0～10％，所述烧结助剂占0～25％，所述MgO占0～10％，所述MnO₂占0～10％，所述SiO₂占0～5％，所述MnO₂和所述SiO₂的摩尔比为1.1～3，所述MgO和所述MnO₂的摩尔比为0.3～4。

优选地，以所述钛酸钡系化合物的摩尔量为基准计算，所述MgO占0.3～3％，所述MnO₂占0.33～3％，所述SiO₂占0.3～2％，所述MnO₂和所述SiO₂的摩尔比为1.1～1.5，所述MgO和所述MnO₂的摩尔比为0.6～1.5。

优选地，以所述钛酸钡系化合物的摩尔量为基准计算，所述稀土元素占0.2～3％。