一种用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料及其制备方法，涉及陶瓷介质技术领域。其包括质量分数为96～98％的主晶相成分和质量分数为2～4％的改性添加物。主晶相成分包括Ca、Y掺杂的BaTiO3，改性添加物选自ZrO2、MnCO3、MgO、Y2O3、Yb2O3、ZnO、Er2O3、La2O3、SiO2中的一种或多种。先通过固相合成法得到预先掺杂Ca、Y的BaTiO3主晶相，然后加入一定的改性添加物球磨得到陶瓷介质材料，其介电常数介于4000～4500之间，能够制备出容量为100nF，直流耐压大于50V的高容高压的优质多层陶瓷电容器，符合X7R特性要求、及MLCC高性能、贱金属化发展趋势的要求，具有广阔的市场应用前景。

A ceramic dielectric material for high volume high pressure MLCC and its preparation method

The invention provides a ceramic medium material for high volume high pressure MLCC and a preparation method, which relates to the technical field of ceramic medium. It includes the main crystal phase composition of the mass fraction of 96 to 98% and the modified additive with mass fraction of 2 ~ 4%. The main crystalline phases consist of Ca and Y doped BaTiO3. Modified additives are selected from one or more of ZrO2, MnCO3, MgO, Y2O3, Yb2O3, ZnO, Er2O3, La2O3, and ZnO. The solid phase synthesis of BaTiO3 doped Ca, Y pre main crystal phase, and then add some modified additives prepared ceramic dielectric materials, the dielectric constant of 4000 ~ 4500, can be prepared by the capacity of 100nF, high capacity and excellent quality of multilayer ceramic capacitors of high voltage DC voltage is greater than 50V. Comply with X7R requirements and MLCC characteristics of high performance, the development trend of the base metal, with a broad market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷介质领域，且特别涉及一种用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料的制备方法。
技术介绍
片式多层陶瓷电容器(MLCC)已经被广泛用作微型尺寸、高容量和高可靠性的电子元件，面临更小尺寸、更高容量、更低成本和更高可靠性的市场需求。MLCC是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层(外电极)，形成一个类似独石的结构体。适合在空气气氛中烧结的MLCC，是以贵金属钯或钯银合金做内电极；并且所用的陶瓷介质材料大多含有Pd、Cd等有害金属元素。由于贵金属价格较高，面对日益激烈的市场竞争及HSF的要求，近几年多层陶瓷电容器(MLCC)技术的发展主要集中在产品的高容量化、贱金属化、小型化及多功能化等方面。采用廉价金属如铜、镍或其合金替代贵金属作为内电极可使MLCC的材料成本得到大幅度的下降；但由于铜、镍或其合金与陶瓷材料在空气中烧结时会引起铜、镍或其合金内电极氧化失效，因此，以铜、镍或其合金作为内电极的MLCC必须要在还原气氛中进行烧结，因此，选用铜、镍或其合金作为内电极时，要求使用的陶瓷介质材料必须具有强的抗还原性。专利技术人研究发现，对于具有EIA标准X7R温度特性的陶瓷介质材料，通常是以BaTiO3为主晶材料进行掺杂改性获得。专利CN1252755A公开了一种温度稳定型的贱金属内电极多层陶瓷电容器介电材料，其以纯BaTiO3为主晶相，采用后添加的方式进行掺杂，获得符合X7R特性的材料，获得的陶瓷介质材料的介电常数低，且无法满足高容量高电压MLCC的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料，此陶瓷介质材料Ca、Y掺杂的BaTiO3为主晶相，辅以一定的改性添加物，具有良好的介电性能，能够用于制备高容量高电压的多层陶瓷电容器，市场前景广阔。本专利技术的另一目的在于提供一种用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料的制备方法，制备方法简单、易操作，适用于工业化大规模生产。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料，包括质量分数为96～98％的主晶相成分和质量分数为2～4％的改性添加物。主晶相成分包括Ca、Y掺杂的BaTiO3，改性添加物选自ZrO2、MnCO3、MgO、Y2O3、Yb2O3、ZnO、Er2O3、La2O3、SiO2中的一种或多种。本专利技术提出上述的用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料的制备方法，包括以下步骤：S1，将碳酸钡、Ca的氧化物或碳酸盐、Y的氧化物或碳酸盐、二氧化钛进行湿法球磨，然后在空气气氛下煅烧2～4h，得到主晶相成分；S2，将主晶相成分和改性添加物进行湿法球磨，干燥得到陶瓷介质材料。本专利技术实施例的的高容高压的MLCC陶瓷介质材料及其制备方法的有益效果为：以Ca、Y掺杂的BaTiO3作为主晶相材料，利用Ca、Y的氧化物或碳酸盐的形式进行预先掺杂，得到预先掺杂有Ca、Y的BaTiO3，生产工序简单，然后再进行改性掺杂。此外，通过优化改性添加物的选择和用量配比，获得符合X7R温度特性的陶瓷介质材料，制备过程简单，不含有毒物质，成本低廉，具有良好的分散性、均匀性和稳定性。特别地，该陶瓷介质材料制得的陶瓷电容器的容量可达100nF，直流耐压在50V以上，该电容器能在还原气氛中进行烧结，与铜、镍或其合金内电极匹配良好，瓷体致密，缺陷少，具有优良的介电性能。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的可低温烧结的陶瓷介质材料、制备方法及多层陶瓷电容器进行具体说明。本专利技术实施例提供一种用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料，包括质量分数为96～98％的主晶相成分和质量分数为2～4％的改性添加物。主晶相成分包括Ca、Y掺杂的BaTiO3，改性添加物选自ZrO2、MnCO3、MgO、Y2O3、Yb2O3、ZnO、Er2O3、La2O3、SiO2中的一种或多种。在该主晶相和该性添加物的配比下，能够对钛酸钡进行有效改性，提高材料的介电常数，使得该陶瓷介质材料制得的陶瓷电容器具有高容量和高电压。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，改性添加物中，各组分在所述陶瓷介质材料中的质量分数如下：：ZrO2为0.0～0.5％、MnCO3为0～1.5％、MgO为0～1.5％；Y2O3为0.5～1.5％；ZnO为0.0～0.4％；Yb2O3为0～0.4％；Er2O3为0～0.2％；La2O3为0.0～0.2％；SiO2为0.0～0.4％。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，改性添加物中，各组分在所述陶瓷介质材料中的质量分数如下：：ZrO2为0.0～0.5％、MnCO3为0.5～1.5％、MgO为0.8～1.5％、Y2O3为0.5～1.5％、ZnO为0.0～0.4％、Yb2O3为0.1～0.4％、Er2O3为0.1～0.2％、La2O3为0.1～0.2％、SiO2为0.2～0.4％。更为优选地，主晶相成分的质量分数为96～97％，改性添加物包括以下成分：ZrO2为0～0.2％；MnCO3为0.6～0.9％；MgO为0.8～1.0％；Y2O3为1.0～1.2％；ZnO为0.2～0.4％；Yb2O3为0.0～0.2％；La2O3为0～0.2％；SiO2为0.2～0.3％。通过优化改性添加物的选择和配比，能够进一步改善陶瓷介质材料的性能，得到性能更为优良的多层陶瓷电容器，例如进一步提高介电性能和容量。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，陶瓷介质材料制得的介电常数为4000～4500，符合X7R的温度特性。进一步地，陶瓷介质材料能够还原气氛中1250～1350℃条件下烧结制得多层陶瓷电容器。制得的多层陶瓷电容器的容量大于或等于100nF，且直流耐压值大于50V。本专利技术还提供上述的用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料的制备方法，包括以下步骤：S1，将碳酸钡、Ca的氧化物或碳酸盐、Y的氧化物或碳酸盐、二氧化钛进行湿法球磨，然后在空气气氛下煅烧2～4h，得到主晶相成分；S2，将主晶相成分和改性添加物进行湿法球磨，干燥得到陶瓷介质材料。进一步地，Ca的氧化物或碳酸盐选用CaCO3，Y的氧化物或碳酸盐选用Y2O3。BaCO3、CaCO3、TiO2和Y2O3的质量比为70:0.35～0.45:30:0.05～0.15。更为优选地，BaCO3、CaCO3、TiO2和Y2O3的质量比为70:0.4:30:0.1。在对BaTiO3进行预先掺杂改性的过程中，掺杂的材料和用量不同，得到的主晶相在材料性能上有较大的差异。使用上述用量的Ca、Y得到预先掺杂的BaTiO3，改变了主晶相的微观结构、介电性能等，使其能够获得高介电常数和高容量。此外，能够使得主晶相能够和其它改性添加物更好地结合。进一步地，S1步骤中，先将BaCO3、CaCO3、TiO2和Y2O3湿法球磨后，用喷雾干燥塔或其他方式干燥后，置于空气炉中，在1150℃～1200℃的条件下煅烧3小时，合成B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料，其特征在于，包括质量分数为96～98％的主晶相成分和质量分数为2～4％的改性添加物，所述主晶相成分包括Ca、Y掺杂的BaTiO3，所述改性添加物选自ZrO2、MnCO3、MgO、Y2O3、Yb2O3、ZnO、Er2O3、La2O3、SiO2中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料，其特征在于，包括质量分数为96～98％的主晶相成分和质量分数为2～4％的改性添加物，所述主晶相成分包括Ca、Y掺杂的BaTiO3，所述改性添加物选自ZrO2、MnCO3、MgO、Y2O3、Yb2O3、ZnO、Er2O3、La2O3、SiO2中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料，其特征在于，所述改性添加物中，各组分在所述陶瓷介质材料中的质量分数如下：ZrO2为0.0～0.5％、MnCO3为0～1.5％、MgO为0～1.5％；Y2O3为0.5～1.5％；ZnO为0.0～0.4％；Yb2O3为0～0.4％；Er2O3为0～0.2％；La2O3为0.0～0.2％；SiO2为0.0～0.4％。3.根据权利要求1所述的用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料，其特征在于，所述改性添加物中，各组分在所述陶瓷介质材料中的质量分数如下：ZrO2为0.0～0.5％、MnCO3为0.5～1.5％、MgO为0.8～1.5％、Y2O3为0.5～1.5％、ZnO为0.0～0.4％、Yb2O3为0.1～0.4％、Er2O3为0.1～0.2％、La2O3为0.1～0.2％、SiO2为0.2～0.4％。4.根据权利要求1所述的用于高容高压MLCC的陶瓷介质材料，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军志，邹海雄，杨和成，
申请(专利权)人：厦门松元电子有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35