一种X7R陶瓷电容器介质材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种X7R陶瓷电容器介质材料及其制备方法，其包括主成分BaSrxCa1‑xTi2O6，其中0.35≤x≤0.85和改性掺杂剂，所述的改性掺杂剂是纳米级或亚纳米级ZnO、SiO2、Al2O3、Dy2O3、Nb2O5、Ta2O3、Li2CO3、TiO2、MnCO3中的两种或两种以上。本发明专利技术所述的X7R陶瓷电容器介质材料烧成温度1050～1150℃，介电常数800～1200,介质损耗≦0.5％，抗电强度≧9KVAc/mm，温度特性变化率(‑55～125℃)<±15％,适用于制作高可靠性X7R陶瓷电容器。

Dielectric material of X7R ceramic capacitor and preparation method thereof

The present invention relates to a X7R ceramic capacitor dielectric material and a preparation method, including a principal component BaSrxCa1 xTi2O6, which is 0.35 less than x less than 0.85 and modified dopants. The modified dopants are two or more of ZnO, SiO2, Al2O3, Dy2O3, Nb2O5, Ta2O3, Li2CO3, TiO2, and Ta2O3, SiO2, Al2O3, Dy2O3, Nb2O5, Ta2O3, Li2CO3, Li2CO3, TiO2, and TiO2. The dielectric material of the X7R ceramic capacitor has a sintering temperature of 1050~1150 C, dielectric constant 800~1200, dielectric loss less than 0.5%, electrical strength more than 9KVAc/mm, temperature characteristic change rate (55~125 C) < and + 15%, suitable for making high reliability X7R ceramic capacitors.

【技术实现步骤摘要】
一种X7R陶瓷电容器介质材料及其制备方法
本专利技术涉及电子材料与器件
，尤其是一种X7R陶瓷电容器介质材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着电子行业的不断发展，目前市场上(特别是手机充电器等)，对瓷介电容器的质量要求越来越高,既要小型化亦要可靠性高.研发生产高可靠性及小型化瓷介电容器要解决的关键技术问题就是开发高性能的瓷介电容器用介质材料，而目前国内相应的材料逐渐难以满足发展要求。因此开发具有更高耐电强度，更低介质损耗，更宽使用温度范围，可靠性高的瓷介电容器介质材料的制备技术，并实现产业化，是目前国内电子行业持续发展的重点之一。电容器中的介质材料不一样，其极化类型就不一样，相应地其对电场变化的响应速度和极化率亦不一样。在相同的体积下的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。介质材料按容量的温度稳定性可以划分为两类，即Ⅰ类陶瓷电容器和Ⅱ类陶瓷电容器，NPO属于Ⅰ类陶瓷，Ⅰ类陶瓷电容器的介电常数一般小于100，其电气性能稳定，基本上不随温度、电压、时间的改变而变化，属超稳定、低损耗的电容器介质材料，常用于对稳定性、可靠性要求较高的高频、超高频、甚高频的场合。X7R、X5R、Y5V、Z5U等都属于Ⅱ类陶瓷。Ⅱ类陶瓷电容器的介电常数一般大于1000，其电气性能较稳定，适用于隔直、耦合、旁路及对可靠性要求较高的中、低频场合，以及对容量稳定性和损耗要求不高的场合。Ⅱ类陶瓷电容器中的X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化一般在15％左右，此时电容器容量变化是非线性的，X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。专利技术专利CN104193328B公开了一种陶瓷介质材料，主相为钛酸钡，副料为SrTiO3，还包括改性添加剂和烧结助溶剂，其在-25～+85℃温度特性变化率在20％左右，其使用环境温度范围窄，可靠性低，不满足高品质要求的市场要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一种X7R陶瓷电容器介质材料及其制备方法，与国内同类X7R陶瓷电容器介质材料产品相比，具有烧成温度低、介质损耗低、使用环境温度范围宽、抗电强度高、可靠性高的优势。适应产品小型化及高品质要求的市场需求，降低后续产品应用领域的生产运行成本。具体方案如下：一种X7R陶瓷电容器介质材料，包括主成分和改性掺杂剂，所述的主成分是BaSrxCa1-xTi2O6，其中0.35≤x≤0.85；所述的改性掺杂剂是纳米级或亚纳米级ZnO、SiO2、Al2O3、Dy2O3、Nb2O5、Ta2O3、Li2CO3、TiO2、MnCO3中的两种或两种以上。进一步的，所述的X7R陶瓷电容器介质材料由所述的主成分和所述的改性掺杂剂组成。进一步的，所述的X7R陶瓷电容器介质材料中，所述的主成分占总重86～97％，所述的改性掺杂剂占总重3～14％。进一步的，所述的改性掺杂剂由占所述X7R陶瓷电容器介质材料总重的以下原料组成：ZnO为0.5～2％、SiO2为0～1％、Al2O3为0～1％、Dy2O3为0～0.5％、Nb2O5为0.1～1％、Ta2O3为0.1～1.5％、Li2CO3为0.1～1％、TiO2为1～5％、MnCO3为0.1～1％。进一步的，所述的X7R陶瓷电容器介质材料按重量百分比由以下原料组成：BaSr0.5Ca0.5Ti2O6为92.5％，ZnO为1％、SiO2为1％、Al2O3为1％、Dy2O3为0.5％、Nb2O5为1.25％、Ta2O3为0.25％、Li2CO3为0.5％、TiO2为1.5％、MnCO3为0.5％。进一步的，所述的主成分的制备方法为：按结构式BaSrxCa1-xTi2O6的化学计量比称量BaCO3、SrCO3、CaCO3、TiO2作为原料，其中0.35≤x≤0.85，将称量好的原料装入球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球进行研磨8～12小时，出料烘干、粉碎后在1250～1350℃下煅烧3～5小时得到BaSrxCa1-xTi2O6。本专利技术还保护所述的X7R陶瓷电容器介质材料的用途，用于制备X7R陶瓷电容器。进一步的，所述的X7R陶瓷电容器介质材料干压成型后，6～10小时内升温到1050～1150℃，之后在1050～1150℃烧结2.5～3.5小时得到X7R陶瓷电容器介质。本专利技术还保护所述的X7R陶瓷电容器介质材料的制备方法，包括以下步骤：1)按结构式BaSrxCa1-xTi2O6的化学计量比称量BaCO3、SrCO3、CaCO3、TiO2作为原料，其中0.35≤x≤0.85，将称量好的原料装入球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球进行研磨8～12小时，出料烘干、粉碎后煅烧得到BaSrxCa1-xTi2O6；2)将上步得到的BaSrxCa1-xTi2O6作为主成分，再称量纳米级或亚纳米级ZnO、SiO2、Al2O3、Dy2O3、Nb2O5、Ta2O3、Li2CO3、TiO2、MnCO3中的两种或两种以上作为改性掺杂剂，将称量好的物料装入球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球用进行研磨成浆料后再加入超细砂磨机中研磨，再加入聚乙烯醇的水溶液进行干燥造粒后得到所述的X7R陶瓷电容器介质材料。进一步的，所述步骤1)中煅烧的温度为1250～1350℃，煅烧的时间为3～5小时；任选的，所述步骤2)中所述的主成分占总重86～97％，所述的改性掺杂剂占总重3～14％，所述的聚乙烯醇的水溶液的用量为总重的0.1～1％。有益效果：本专利技术所述的X7R陶瓷电容器介质材料烧成温度1050～1150℃，介电常数800～1200,介质损耗≦0.5％，抗电强度≧9KVAc/mm，温度特性变化率(-55～125℃)&lt;±15％，适用于制作高可靠性X7R陶瓷电容器介质陶瓷体。本专利技术采用了固相反应合成技术，重现性好，符合环保要求，并且通过调整BaSrxCa1-xTi2O6中SrCO3、CaCO3及纳米级或亚纳米级ZnO、SiO2、Al2O3、Dy2O3、Nb2O5、Ta2O3、Li2CO3、TiO2、MnCO3改性掺杂剂含量的变化，陶瓷介质材料的介电常数可在800～1200之间连续可调，能适应一定范围内的不同K值的X7R瓷介电容器陶瓷介质材料的制作要求，具有烧成温度低、介质损耗低、使用环境温度范围宽、抗电强度高、可靠性高的特点，是一种性能优越的瓷介电容器陶瓷介质材料。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。本专利技术中X7R陶瓷电容器介质材料的主成分是BaSrxCa1-xTi2O6，其中0.35≤x≤0.85，实施例中以x＝0.5为例。实施例1X7R陶瓷电容器介质材料的制备方法如下：1)按结构式BaSr0.5Ca0.5Ti2O6的化学计量比称量BaCO3、SrCO3、CaCO3、TiO2作为原料，将称量好的原料装入球磨罐中，加入去离子水(占总重50％)和氧化锆球进行研磨10小时，出料烘干、粉碎后在1290℃下煅烧3小时得到BaS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X7R陶瓷电容器介质材料，包括主成分和改性掺杂剂，其特征在于：所述的主成分是BaSrxCa1‑xTi2O6，其中0.35≤x≤0.85；所述的改性掺杂剂是纳米级或亚纳米级ZnO、SiO2、Al2O3、Dy2O3、Nb2O5、Ta2O3、Li2CO3、TiO2、MnCO3中的两种或两种以上。

【技术特征摘要】
1.一种X7R陶瓷电容器介质材料，包括主成分和改性掺杂剂，其特征在于：所述的主成分是BaSrxCa1-xTi2O6，其中0.35≤x≤0.85；所述的改性掺杂剂是纳米级或亚纳米级ZnO、SiO2、Al2O3、Dy2O3、Nb2O5、Ta2O3、Li2CO3、TiO2、MnCO3中的两种或两种以上。2.根据权利要求1所述的X7R陶瓷电容器介质材料，其特征在于：所述的X7R陶瓷电容器介质材料由所述的主成分和所述的改性掺杂剂组成。3.根据权利要求1所述的X7R陶瓷电容器介质材料，其特征在于：所述的X7R陶瓷电容器介质材料中，所述的主成分占总重86～97％，所述的改性掺杂剂占总重3～14％。4.根据权利要求1所述的X7R陶瓷电容器介质材料，其特征在于：所述的改性掺杂剂由占所述X7R陶瓷电容器介质材料总重的以下原料组成：ZnO为0.5～2％、SiO2为0～1％、Al2O3为0～1％、Dy2O3为0～0.5％、Nb2O5为0.1～1％、Ta2O3为0.1～1.5％、Li2CO3为0.1～1％、TiO2为1～5％、MnCO3为0.1～1％。5.根据权利要求1所述的X7R陶瓷电容器介质材料，其特征在于：所述的X7R陶瓷电容器介质材料按重量百分比由以下原料组成：BaSr0.5Ca0.5Ti2O6为92.5％，ZnO为1％、SiO2为1％、Al2O3为1％、Dy2O3为0.5％、Nb2O5为1.25％、Ta2O3为0.25％、Li2CO3为0.5％、TiO2为1.5％、MnCO3为0.5％。6.根据权利要求1-4中任一项所述的X7R陶瓷电容器介质材料，其特征在于：所述的主成分的制备方法为：按结构式BaSrxCa1-xTi2O6的化学计量比称量BaCO3、SrCO3、CaCO3、TiO2作为原料，其中0.35≤x...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟永全，黄景林，
申请(专利权)人：厦门三行电子有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35