一种X8R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X8R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SrBaxCa1‑xTi2O6、MgTiO3、Bi2Ti2O7和CeZr2O6形成的混合物，所述的改性掺杂剂是Al2O3、MnCO3、Y2O3、Dy2O3、SiO2、ZnO中的两种或两种以上。本发明专利技术所述的X8R陶瓷电容器介质材料的介电常数达到2000左右，介质损耗小于等于0.25％，温度特性变化率(‑55～150℃)小于±15％，具有介电常数高、介质损耗低、使用环境温度范围宽的特点，是一种性能优越的瓷介电容器陶瓷介质材料。

【技术实现步骤摘要】
一种X8R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X8R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、X8R、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X8R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。相比于X7R电容器工作温度范围为55℃到+125℃，X8R电容器要求当温度在-55℃到+150℃变化时，其容量变化在±15％以内，由于使用温度范围比较宽，加上在如此宽的温度范围内允许的电容量变化不大于±15％，故X8R电容器要求对材料的要求更高。近年来，随着电子行业特别是汽车行业与手机行业的不断发展，国内外市场对高可靠性宽使用环境温度及低损耗高k值的高品质瓷介电容器应用越来越多，而该瓷介电容器使用的高介电常数(>1500)，低损耗(<0.25％)可在-55～150℃温度范围使用的X8R瓷介电容器介质材料国内市场目前已跟不上市场需求，高介电常数、低损耗、使用温度范围宽是陶瓷电容器介质材料的重点研究发展方向。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X8R陶瓷电容器介质材料及其制备方法，与国内同类X8R陶瓷电容器介质材料产品相比，具有介电常数高、介质损耗低、使用环境温度范围宽的优势，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X8R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SrBaxCa1-xTi2O6、MgTiO3、Bi2Ti2O7和CeZr2O6形成的混合物，其中SrBaxCa1-xTi2O6占主成分总重的70-80％，MgTiO3占主成分总重的5-10％，Bi2Ti2O7占主成分总重的10-20％，CeZr2O6占主成分总重的5-10％，0.25≤x≤0.75；所述的改性掺杂剂是Al2O3、MnCO3、Y2O3、Dy2O3、SiO2、ZnO中的两种或两种以上。进一步的，所述的X8R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X8R陶瓷电容器介质材料中，所述的主成分为100重量份，所述的改性掺杂剂为1～5重量份。进一步的，所述的主成分为100重量份，所述的改性掺杂剂由以下原料组成：Al2O3为0.1～0.5重量份，MnCO3为0.1～0.5重量份，Y2O3为0～1.2重量份，Dy2O3为0～1.0重量份，SiO2为0～1重量份，ZnO为0.25～1.25重量份。进一步的，所述的X8R陶瓷电容器介质材料按重量百分比由以下原料组成：SrBa0.4Ca0.6Ti2O6为75％、MgTiO3为5％、Bi2Ti2O7为15％、CeZr2O6为5％、Al2O3为0.1％、MnCO3为0.15％、Y2O3为0.5％、Dy2O3为1％、SiO2为1％、ZnO为0.1％。进一步的，所述的X8R陶瓷电容器介质材料的制备步骤为：1)按结构式SrBaxCa1-xTi2O6的化学计量比称量SrCO3、BaCO3、CaCO3、TiO2作为原料，其中0.25≤x≤0.75，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1320～1380℃下煅烧3～5小时得到SrBaxCa1-xTi2O6；2)按结构式MgTiO3的化学计量比称量MgCO3、TiO2作为原料，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1150～1250℃下煅烧2～4小时得到MgTiO3；3)按结构式Bi2Ti2O7的化学计量比称量Bi2O3、TiO2作为原料，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950～1150℃下煅烧2～3小时得到Bi2Ti2O7；4)按结构式CeZr2O6的化学计量比称量CeO2、ZrO2作为原料，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1150～1250℃下煅烧2～4小时得到CeZr2O6；5)按权利要求1中所述的比例称量步骤1)中得到的SrBaxCa1-xTi2O6，步骤2)中得到的MgTiO3，步骤3)中得到的Bi2Ti2O7，步骤4)中得到的CeZr2O6，再称量Al2O3、MnCO3、Y2O3、Dy2O3、SiO2、ZnO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进行研磨15～25小时，出料烘干后得到陶瓷粉料，在陶瓷粉料中加入聚乙烯醇进行造粒后得到所述的X8R陶瓷电容器介质材料。本专利技术还保护所述的X8R陶瓷电容器介质材料的用途，用于制备X8R陶瓷电容器。进一步的，所述的X8R陶瓷电容器介质材料干压成型后，6～10小时内升温到1250～1350℃，之后在1250～1350℃烧结2.5～3.5小时得到陶瓷基片。本专利技术还保护所述的X8R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SrBaxCa1-xTi2O6的化学计量比称量SrCO3、BaCO3、CaCO3、TiO2作为原料，其中0.25≤x≤0.75，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SrBaxCa1-xTi2O6；2)按结构式MgTiO3的化学计量比称量MgCO3、TiO2作为原料，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MgTiO3；3)按结构式Bi2Ti2O7的化学计量比称量Bi2O3、TiO2作为原料，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B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X8R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SrBaxCa1‑xTi2O6、MgTiO3、Bi2Ti2O7和CeZr2O6形成的混合物，其中SrBaxCa1‑xTi2O6占主成分总重的70‑80％，MgTiO3占主成分总重的5‑10％，Bi2Ti2O7占主成分总重的10‑20％，CeZr2O6占主成分总重的5‑10％，0.25≤x≤0.75；所述的改性掺杂剂是Al2O3、MnCO3、Y2O3、Dy2O3、SiO2、ZnO中的两种或两种以上。

【技术特征摘要】
1.一种X8R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SrBaxCa1-xTi2O6、MgTiO3、Bi2Ti2O7和CeZr2O6形成的混合物，其中SrBaxCa1-xTi2O6占主成分总重的70-80％，MgTiO3占主成分总重的5-10％，Bi2Ti2O7占主成分总重的10-20％，CeZr2O6占主成分总重的5-10％，0.25≤x≤0.75；所述的改性掺杂剂是Al2O3、MnCO3、Y2O3、Dy2O3、SiO2、ZnO中的两种或两种以上。2.根据权利要求1所述的X8R陶瓷电容器介质材料，其特征在于：所述的X8R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2所述的X8R陶瓷电容器介质材料，其特征在于：所述的X8R陶瓷电容器介质材料中，所述的主成分为100重量份，所述的改性掺杂剂为1～5重量份。4.根据权利要求2所述的X8R陶瓷电容器介质材料，其特征在于：所述的主成分为100重量份，所述的改性掺杂剂由以下原料组成：Al2O3为0.1～0.5重量份，MnCO3为0.1～0.5重量份，Y2O3为0～1.2重量份，Dy2O3为0～1.0重量份，SiO2为0～1重量份，ZnO为0.25～1.25重量份。5.根据权利要求1所述的X8R陶瓷电容器介质材料，其特征在于：所述的X8R陶瓷电容器介质材料按重量百分比由以下原料组成：SrBa0.4Ca0.6Ti2O6为75％、MgTiO3为5％、Bi2Ti2O7为15％、CeZr2O6为5％、Al2O3为0.1％、MnCO3为0.15％、Y2O3为0.5％、Dy2O3为1％、SiO2为1％、ZnO为0.1％。6.根据权利要求1-4中任一项所述的X8R陶瓷电容器介质材料，其特征在于：所述的X8R陶瓷电容器介质材料的制备步骤为：1)按结构式SrBaxCa1-xTi2O6的化学计量比称量SrCO3、BaCO3、CaCO3、TiO2作为原料，其中0.25≤x≤0.75，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1320～1380℃下煅烧3～5小时得到SrBaxCa1-xTi2O6；2)按结构式MgTiO3的化学计量比称量MgCO3、TiO2作为原料，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1150～1250℃下煅烧2～4小时得到MgTiO3；3)按结构式Bi2Ti2O7的化学计量比称量Bi2O3、TiO2作为原料，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950～1150℃下煅烧2～3小时得到Bi2Ti2O7；4)按结构式CeZr2O6的化学计量比称量CeO2、ZrO2作为原料，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1150～1250℃下煅烧2～4小时得到CeZr2O6；5)按权利要求1中所述的比例称量步骤1)中得到的SrBaxCa1-...

【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