[发明专利]一种适用于耐高压、高可靠性的X8R型BCZT基BME-MLCC介质材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于耐高压、高可靠性的X8R型BCZT基BME‑MLCC介质材料及制备方法。所述BCZT基介质材料的分子式如式Ⅰ所示：式Ⅰ中，(Ba_1‑xCa_x)(Ti_1‑y‑zCa_yZr_z)O₃中，x表示A位中Ca的摩尔分数，0.01≤x≤0.05，y表示B位中Ca的摩尔分数，0.01≤y≤0.05，z表示Zr的摩尔分数，0.01≤z≤0.05。本发明采用的BCZT相比广泛使用的BaTiO₃，其居里温度可以达到125～135℃，通过化学包覆改性，可以使介质材料室温介电常数达到1800～2800，并满足更高的使用温度要求，进而制备出满足X8R特性的MLCC抗还原性介质材料。本发明BCZT基耐高压、高可靠性的X8R型超薄层BME‑MLCC的介质材料研究具有重要的实际应用意义。(Ba_1‑xCa_x)(Ti_1‑y‑zCa_yZr_z)O₃‑MgO‑MnO₂‑BaCO₃‑SiO₂‑R₂O₃式I。

技术领域

本发明涉及一种适用于耐高压、高可靠性的X8R型BCZT基BME-MLCC介质材料及制备方法，属于材料领域。

背景技术

电容器作为最常用的电子元器件之一，以静电的形式进行存储和释放电能，广泛应用于各种高、低频电源电路中。而多层陶瓷电容器(MLCC)由于其体积小、耐高压、耐高温及容量范围宽等特点占据电容器市场九成以上份额。近些年，随着消费电子、5G基站以及电动汽车等民用领域以及航天、航空、船舶等军用领域技术的不断进步，对MLCC的要求也在不断的提升。尤其是受到全球能源以及气候变化的影响，传统的燃油汽车也逐步向节能环保的新能源汽车转型，电子控制、电池管理、高级自动驾驶辅助系统等电子化水平的升级，导致车辆内置所需的MLCC数量从3000颗左右大幅增长到20000颗左右。另外随着车辆电子化设计变得更加精细复杂以及高温下电动机的稳定运行，也需要MLCC具有小型化，更高的可靠性，更高的耐受电压和更宽的使用温度范围等特点。目前，市面上广泛使用的X7R型MLCC工作温度范围仅为-55～125℃，与室温电容相比容量随温度的变化率小于≤±15％)，针对工作温度可以达到150℃的X8R型MLCC的研究具有重要的实际应用意义。

MLCC由端电极、内电极以及介质材料三部分组成，其中介质材料直接决定了MLCC的尺寸以及性能：介质材料的晶粒尺寸直接决定了电容器中电介质层的厚度，进而决定了MLCC的尺寸；介质材料的介温性能直接决定了电容器适用的温度范围；介质材料的绝缘电阻的高低直接决定了电容器耐受电压的程度。并且介质材料具备的抗还原特性，还可以使得MLCC适用贱金属内电极(BME)，进而降低生产成本。此外，为了满足环保无毒无害，介质材料还需要使用无毒无害的元素组成。

目前，现有技术报道了如下方案：中国专利申请(CN 105174941A)公开的方法是：使用水热法制得的尺寸为200～600nm钛酸钡钙为基体，通过掺杂改性制得满足X8R特性要求的MLCC介质材料。中国专利申请(CN 106966719 A)公开的方法是：采用钛酸钡基体通过液相化学包覆法，使用钬盐、镁盐、锰盐为掺杂包覆元素，制得的MLCC介质材料，在空气气氛中烧结可以满足X8R的容温特性需求。可见，现有方法采用了200nm以上的钛酸钡钙作为基体，不能满足超薄层多层陶瓷电容器电介质的制备；在掺杂剂中引入五氧化二钒等有毒元素，不利于环保和对人无毒无害；采用钛酸钡基体进行空气烧结制得的MLCC介质材料无法满足贱金属内电极MLCC的制备，不利于降低MLCC成本。因此，需要对现有MLCC介质材料的制备方法进行改进。

发明内容