一种用于中高压X7R特性多层陶瓷电容器的介质材料制造技术

本发明专利技术提供一种用于中高压X7R特性多层陶瓷电容器的介质材料，所述介质材料由以下成分组成：100摩尔(Ba

Dielectric material used for medium and high voltage X7R characteristic multilayer ceramic capacitor

The present invention provides a dielectric material for medium high voltage X7R characteristics multilayer ceramic capacitor comprising the following components: 100 mol (Ba);

【技术实现步骤摘要】
一种用于中高压X7R特性多层陶瓷电容器的介质材料
本专利技术属于能源材料领域，具体涉及一种陶瓷电容器的介质材料及其制备方法。
技术介绍
多层片式陶瓷电容器(MultilayerCeramicCapacitors)简称MLCC，具有高比容、高可靠性、高耐压、频率特性好等特点，是在电子信息、计算机、自动控制及通讯等领域应用十分广泛的电子器件。随着电子设备及元器件向微型、薄层、混合集成等方向发展以及集成电路表面安装技术的迅速发展，对高性能MLCC的需求与日俱增。近年来开发出可使用镍、铜等廉价的贱金属作为内电极的电容器介质材料，实现了成本的大幅降低,其中镍电极MLCC已取代银-钯贵金属电极MLCC，成为MLCC市场的主流。随着电子电路的高密度化，对电子部件小型化的要求高，多层陶瓷电容器的小型化、大容量化迅速发展。同时，多层陶瓷电容器向着介质层薄层化方向发展，需要即使薄层化也要保证电容器的可靠性的介质材料，尤其在高额定电压(额定电压在100V以上)下使用的中高压多层陶瓷电容器的小型化和大容量化，对构成介质层的介质材料的可靠性提出了非常高的要求。例如日本专利2005/082807号公报中提供了一种介电陶瓷组合物，其組成式为：BaTiO3+CuO+RO+MnO+MgO，R选自Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种金属元素；此介电陶瓷组合物的介电常数低(小于1000)。日本专利2007-255591、2007-255598、2007-319812中公开的电介质瓷器组合物适合用于额定电压高的中高压电容器；但是在文献中记载的电介质瓷器组合物的介电常数过低(小500)，难以小型化、大容量化；不能实现小型化、大容量化下的耐压和可靠性的提高。
技术实现思路
鉴于上述本领域的现状，本专利技术的目的在于，提供一种适于中高压陶瓷电容器用的介质材料，即使在使介质层薄层化的情况下也能保持高的介电常数和良好的可靠性，以实现电容器的小型化、大容量化。本专利技术的另一目的是提出介质材料的制备方法。实现本专利技术上述目的的技术方案为：一种用于中高压X7R特性多层陶瓷电容器的介质材料，所述介质材料由以下摩尔配比的成分组成：100摩尔(Ba1-aYa)bTiO3，其中0.005≤a<0.1，1.0<b<1.08；0.2-1.0摩尔MgTiO3；0.05-0.5摩尔选自Mn、Cr、Co和Fe中的至少一种元素的氧化物或碳酸盐；0.2-1.0摩尔选自Ca、Si、Li、AL和B中的至少一种元素的氧化物；1.0-4.0摩尔选自Ho、Yb、Gd、Dy、Sm和Er中的至少一种元素的氧化物；0-0.3摩尔选自W、Mo、V中的至少一种元素的氧化物。以上摩尔数值只表示材料中的配比，不表示对材料中氧化物具体含量的限定。其中，所述(Ba1-aYa)bTiO3采用固相法生产，颗粒尺寸为400-500nm。固相法为已有的技术，相对于其他生产钛酸钡系材料的方法，固相法成本更低。优选地，所述介质材料中MgTiO3的摩尔份数为0.2-1.0摩尔；更优选地，所述介质材料中，相对于100摩尔(Ba1-aYa)bTiO3，Mn、Cr、Co和Fe的氧化物的含量换算为MnCO3、Cr2O3、Co3O4和Fe2O3，摩尔份数为0.1-0.4摩尔。这些氧化物可以改善绝缘电阻及IR耐久性，含量过少，不能得到充分的效果，含量过多，不利于容量温度特性。其中，所述介质材料中，相对于100摩尔(Ba1-aYa)bTiO3，W、Mo和V的氧化物的含量换算为WO3、MoO3和V2O3，摩尔份数为0.05-0.2摩尔。本专利技术所述介质材料的制备方法，包括步骤：1)按照摩尔分数的比例，将选自Mn、Cr、Co、Fe、Ca、Si、Li、AL、B、Ho、Yb、Gd、Dy、Sm、Er、W、Mo、V中的至少三种元素的氧化物或碳酸盐进行混合、煅烧；2)将煅烧后的粉末、MgTiO3加入到(Ba1-aYa)bTiO3中，一起混合、分散、干燥，获得介质材料。其中，在温度500-800℃下煅烧所述的氧化物或碳酸盐的混合物。含有本专利技术所述介质材料的多层陶瓷电容器。以下提供一种多层陶瓷电容器的优选技术方案：其中，所述多层陶瓷电容器的内部电极采用镍或镍合金材料，所述多层陶瓷电容器采用以下方法制备：内部电极与所述介质材料结合制成生坯，将生坯在还原气氛中烧结，烧结温度为1260-1320℃。所述还原气氛为本领域常规使用的还原气氛，通常是由氢气、氮气混合而成，或是氢气、氮气、空气的混合气。其中，所述多层陶瓷电容器采用以下方法制备：生坯烧结所得陶瓷体的两端封上Cu或铜合金材质的外部电极，在保护气氛中烧结，烧结的温度为750-950℃。所述保护性气氛为本领域常规使用的保护性气氛，其可以是氮气、氩气、氦气中的一种或多种。所述的一种中高压X7R特性多层陶瓷电容器用介质材料，利用该介质材料制备的多层陶瓷电容器有2500以上的介电常数，温度特性符合美国EIA标准的X7R特性；且高温负荷可靠性为：在140℃施加300V的直流电压时的平均寿命在20h以上。本专利技术的优点在于：本专利技术提出的介质材料，以低成本的固相法生产的钛酸钡为主要原材料，在各种辅助成分的共同作用下，通过优化工艺和配方，可获得在1260-1320℃的温度下烧结的抗还原性X7R特性的介质材料；该介质材料适用于介质层厚度8μm以上的、额定电压100V以上的中高压多层陶瓷电容器，其室温介电常数可以保持在2500以上，温度稳定性好、高绝缘电阻、耐压高、可靠性高等特点，满足EIA标准的X7R特性；可以实现电容器的小型化、大容量化、高可靠性。附图说明图1为固相法生产的(Ba1-aYa)bTiO3的SEM照片。具体实施方式本专利技术的介质材料组成具有如下成分：(Ba1-aYa)bTiO3(其中0.005≤a<0.1，1.0<b<1.08)；MgTiO3；选自Mn、Cr、Co和Fe中的至少一种元素的氧化物；选自Ca、Si、Li、AL和B中的至少一种元素的氧化物；选自Ho、Yb、Gd、Dy、Sm和Er中的至少一种元素的氧化物；选自W、Mo、V中的至少一种元素的氧化物。(Ba1-aYa)bTiO3中，a满足0.005≤a<0.1，优选0.01≤a≤0.05，b满足1.0<b<1.08，优选1.02≤b≤1.05其作为介质材料的主成分，采用固相法生产，尤其其生产时掺杂了部分钇，使其具有钛酸钡高的结晶性外还有无孔洞、缺陷少等特点，保证介质材料高的可靠性。相对于100摩尔(Ba1-aYa)bTiO3，MgTiO3的含量为0.2-1.0摩尔，优选0.3-0.7摩尔；Mg具有使容量温度特性平直，且可以抑制晶粒的长大；Mg的含量过少，容量温度特性变差和耐压降低，而过多则介电常数降低和寿命特性变差。相对于100摩尔(Ba1-aYa)bTiO3，Mn、Cr、Co和Fe的氧化物的含量换算为MnCO3、Cr2O3、Co3O4和Fe2O3为0.05-0.5摩尔，优选为0.1-0.4摩尔；这些氧化物可以改善绝缘电阻及IR耐久性，含量过少，不能得到充分的效果，含量过多，不利于容量温度特性。相对于100摩尔(Ba1-aYa)bTiO3，Ca、S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于中高压X7R特性多层陶瓷电容器的介质材料，其特征在于，所述介质材料由以下摩尔配比的成分组成：100摩尔(Ba

【技术特征摘要】
1.一种用于中高压X7R特性多层陶瓷电容器的介质材料，其特征在于，所述介质材料由以下摩尔配比的成分组成：100摩尔(Ba1-aYa)bTiO3，其中0.005≤a<0.1，1.0<b<1.08；0.2-1.0摩尔MgTiO3；0.05-0.5摩尔选自Mn、Cr、Co和Fe中的至少一种元素的氧化物或碳酸盐；0.2-1.0摩尔选自Ca、Si、Li、AL和B中的至少一种元素的氧化物；1.0-4.0摩尔选自Ho、Yb、Gd、Dy、Sm和Er中的至少一种元素的氧化物；0-0.3摩尔选自W、Mo、V中的至少一种元素的氧化物。2.根据权利要求1所述用于中高压X7R特性多层陶瓷电容器的介质材料，其特征在于，所述(Ba1-aYa)bTiO3采用固相法生产，颗粒尺寸为400-500nm。3.根据权利要求1所述用于中高压X7R特性多层陶瓷电容器的介质材料，其特征在于，所述介质材料中MgTiO3的摩尔份数为0.2-1.0摩尔。4.根据权利要求1所述用于中高压X7R特性多层陶瓷电容器的介质材料，其特征在于，所述介质材料中，相对于100摩尔(Ba1-aYa)bTiO3，Mn、Cr、Co和Fe的氧化物的含量换算为MnCO3、Cr2O3、Co3O4和Fe2O3，其摩尔份数为0.1-0.4摩尔。5.根据权利要求1所述用于中高压X7R特性多...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世纯，张兵，司留启，张莹，
申请(专利权)人：山东国瓷功能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37