[发明专利]共掺杂钛酸钡陶瓷介电材料、制备及其应用

说明书

本发明公开了一种共掺杂钛酸钡陶瓷介电材料、制备及其应用，属于陶瓷介质技术领域。其中共掺杂钛酸钡陶瓷介电材料主体材料为93～94mol％BaTiOsubgt;3/subgt;，掺杂材料为6～7mol％的SiOsubgt;2/subgt;、MgO、Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;、Scsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、Dysubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、Hosubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、Ybsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;和Tmsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;。本发明还公开了一种多层陶瓷电容器，其介电常数介于4700～4800之间，室温电阻率约为9Ω·m，且温度特性满足EIA的X6T要求。本发明提供的共掺杂钛酸钡陶瓷介电材料及电容器制备过程简单，不含有毒物质，与镍等贱金属内电极匹配良好，瓷体致密，晶粒小，缺陷少，具有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及陶瓷介质技术领域，尤其涉及一种共掺杂钛酸钡陶瓷介电材料、制备及其应用。

背景技术

多层陶瓷电容器(MLCC)广泛用于通讯设备、汽车电子、产业机器、医疗机器等领域的通信基础设备电路中。其可作为电源旁路电容器，如液晶模块(液晶驱动电压线路)、高电源电压的LSI/IC/OP放大器，或作为平滑电容器，如DC-DC变换器(输入和输出)、开关电源(二次侧)等。

近年来，移动电子设备的小型化使得MLCC逐渐向小型化、大容量的方向发展。钛酸钡(BaTiO₃)是MLCC中Ⅱ类电容器的基体材料，其具有较高的介电常数，但想要得到大容量的钛酸钡基MLCC，需增加叠层数量，导致MLCC的可靠性大幅下降。除此之外，钛酸钡的介电常数在-90℃、0℃和125℃时波动很大，如此特性也限制了钛酸钡的应用范围。Ⅱ类电容器的介电材料容温系数有X5R、X6T、X7T等，由美国电子工业协会(EIA)电容器规范中提到，X6T于温度-55℃～105℃之间时，电容变化率必须在+22％到-33％之间。

钛酸钡在温度改变时的稳定性会影响其介电特性，通常居里温度附近其介电性质会发生突变，为了克服上述问题，需要对其进行改性处理，一方面是对钛酸钡粉体原料进行改性，二是制备出超纯超细且分散性良好的粉体，利用纳米效应来改变性能。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种高介电常数、高容温系数的共掺杂钛酸钡陶瓷介电材料、制备及其应用。本发明选择稀土元素的氧化物做掺杂剂，对钛酸钡进行改性，并添加烧结助剂等掺杂材料细化颗粒，制备具有稳定电容特性且更易叠层的细晶陶瓷。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明第一方面提供一种共掺杂钛酸钡陶瓷介电材料，所述共掺杂钛酸钡以BaTiO₃为主体材料，其添加量基于所述共掺杂钛酸钡陶瓷介电材料为93～94mol％，以SiO₂、MgO、Al₂O₃、V₂O₅和稀土元素的氧化物为掺杂材料，所述稀土元素的氧化物为Sc₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Yb₂O₃和Tm₂O₃的混合物，所述掺杂材料的基于所述共掺杂钛酸钡陶瓷介电材料的总添加量为6～7mol％。

优选地，所述主体材料BaTiO₃的颗粒尺寸为150～200nm。