一种X7R特性MLCC介质材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种X7R特性MLCC介质材料，所述介质材料由以下成分组成：固相法钛酸钡100摩尔份、SiO

A MLCC medium material with X7R characteristics and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种X7R特性MLCC介质材料及其制备方法
本专利技术涉及一种介质材料及其制备方法，尤其是一种BME-MLCC用X7R特性介质材料及其制备方法。
技术介绍
随着MLCC大容量、小尺寸化的进一步发展，介质层厚度的降低，对陶瓷介质材料用主晶相原料的纯度、小粒径化、颗粒大小一致性、局部组分均匀性、分散性以及介质瓷料的制备工艺提出了更加严格的要求。固相法钛酸钡成本低，其生产过程中环境污染小，但其组分均一性、分散性不如水热法钛酸钡。目前以固相法钛酸钡为主成分生产的X7R特性MLCC用介质材料，只能应用于厚度为8um以上的介质层，且添加的辅助成分品种多，为了得到良好的电性能，添加了RoHS指令中有控制限的金属元素。例如铅镁铌系铅基复合钙钛矿型弛豫铁电体材料。又例如我国专利CN106747419A，以固相法掺钇钛酸钡为主要成分，生产中高压X7R特性MLCC用介质材料。该专利指出，固相合成钛酸钡时掺杂部分钇，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；添加氧化物Cr2O3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。三价铬在有氧化剂(即氧化性大于六价铬)存在的条件下，温度高于30摄氏度就有可能被氧化成六价铬。液相法制备钛酸钡，不同组分原材料可以在液态下进行分子级别的均匀混合，合成的钛酸钡在颗粒大小及组分的均一性方面，比固相法更有优势，尤其是水热法钛酸钡粉体。水热法钛酸钡纯度高、粒径小、颗粒大小均匀、分散性好、组分均一性好，更适合用于薄介质介电陶瓷的制备。但参与液相反应的各酸性或碱性原料遗留的大量可溶性杂质，需要用大量水或溶剂洗涤净化，排放的废水废气污染环境，且水热法钛酸钡生产工艺过程复杂，成本较高。目前的X7R特性MLCC薄介质多采用液相法生产的钛酸钡为基础粉料。例如我国专利CN101333105B(介质层厚度为1～3um)指出，为了使介质层尽可能薄，选用平均粒径为0.08～0.18um的液相法生产BaTiO3为主成分；并且，为了将主成分和辅助成分混合均匀，采用了复杂的介质材料制备工艺，包括①烧结助剂玻璃粉的球磨、烘干、过筛、烧结、后处理；②主成分与辅助成分的球磨混合、烘干、过筛、煅烧；③所有成分的球磨混合、烘干、过筛。这样操作过程繁琐，且烧结助剂玻璃粉烧结处理后降低了反应活性，不利于介质陶瓷的致密化。又例如我国专利CN107840654A指出,一种用于陶瓷电容器的介质材料，其特征在于，BaTiO3采用水热法生产。水热法钛酸钡生产过程中排放的废水污染环境，且成本较高，从而推高了介质瓷料的生产成本。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种X7R特性MLCC介质材料。该介质材料以固相法钛酸钡为原料，添加的改性剂种类少，介质瓷料制备工艺简单，得到的介质材料可应用于薄介质BME-MLCC领域。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种X7R特性MLCC介质材料，所述介质材料由以下成份组成：固相法钛酸钡100摩尔份、SiO22.1-2.9摩尔份、含镁化合物5.5-7.0摩尔份、含锰化合物0.51-1.0摩尔份、含钙化合物2.5-4.0摩尔份和稀土氧化物0.51-1.3摩尔份。纯钛酸钡不同温度时的介电性能变化很大，常温下介电常数随温度变化比较平坦，高温区介电常数随温度变化幅度很大，在居里点(120℃)出现峰值，容量温度稳定性差，需引入改性添加剂改善容量温度稳定性；在上述固相法合成的钛酸钡中添加少量亚微米级或纳米级的硅、镁、锰、钙的化合物，以及钇、镧、钐、镱、钬、铒元素氧化物中的两种或多种，湿法混合均匀并干燥后得到MLCC用介质瓷料，改善了陶瓷介质的温度特性，其温度稳定性符合美国电子工业协会制定的X7R介质材料标准；解决了钛酸钡瓷料抗还原性差的问题；解决了固相法钛酸钡制备的介电瓷料晶粒大、只能用于生产介质层较厚的MLCC的问题。介电陶瓷在煅烧过程中，部分添加剂的软化温度低先溶为液相，随温度升高液相增多，逐渐包裹着还没有来得及长大的固相BaTiO3晶粒，形成壳-芯结构，抑制了钛酸钡晶粒的进一步长大，最终固溶成细晶的介电陶瓷，改善了介电陶瓷的温度特性。钛酸钡在还原气氛中烧结时易高温失氧而变成半导体，镁、钙、锰等化合物在瓷介的煅烧过程中起受主作用，所引起的氧空位浓度大于因氧挥发而形成的氧空位浓度，使钛酸钡在还原气氛中烧结时也能保持高电绝缘电阻率。优选地，所述固相法钛酸钡呈球形或类球形，所述固相法钛酸钡的颗粒尺寸为150～500nm。优选地，所述含镁化合物、含锰化合物、含钙化合物、稀土氧化物呈球形或类球形，所述含镁化合物、含锰化合物、含钙化合物、稀土氧化物的颗粒尺寸为亚微米级或纳米级。更优选地，所述含镁化合物、含锰化合物、含钙化合物、稀土氧化物的颗粒尺寸为50～400nm。优选地，所述含镁化合物为Mg(OH)2、Mg2CO3中的至少一种；所述含锰化合物为MnCO3、MnO2、Mn3O4中的至少一种；所述含钙化合物为CaCO3、CaO中的至少一种；所述稀土氧化物为Y2O3、La2O3、Sm2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3中的至少两种。同时，本专利技术还公开一种上述X7R特性MLCC介质材料的应用，用于制备厚度为2～10um的BME-MLCC介质层。再次，本专利技术还公开一种上述X7R特性MLCC介质材料制备得到的BME-MLCC介质层，所述BME-MLCC介质层的介电常数为2200-3800，直流耐压在5KV以上。此外，本专利技术还公开一种所述X7R特性MLCC介质材料的制备方法，包括以下步骤：将全部原料一起湿法混合，干燥后即得到所述X7R特性MLCC介质材料。优选地，所述湿法混合方法包括搅拌磨、振动磨、球磨或砂磨。更优选地，所述湿法混合方法为砂磨。优选地，所述砂磨的研磨介质为0.1-1.2mm氧化锆珠。优选地，所述干燥方法包括热辐射干燥、微波干燥或喷雾干燥。更优选地，所述干燥方法为：在100-120℃下远红外热辐射干燥，或微波干燥，或喷雾干燥。本专利技术通过简化介质材料的配方，优化介质材料的制备工艺，系统调节各改性添加剂的使用量，得到了温度稳定性好、抗还原性好、成瓷后晶粒细的介质材料，所制备的X7R瓷料制成BME-MLCC后具有高介电常数、高绝缘电阻、高耐压、容量温度特性符合X7R介质材料温度特性，可应用于厚度为2～10um的BME-MLCC介质层的制备。制成BME-MLCC后温度系数：-15％≤△C/C≤+15％(-55℃～+125℃)，室温介电常数：2200～3800，直流耐压在5KV以上。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：1、以固相法钛酸钡为主要成分，添加改性剂制成的介质材料温度特性符合X7R特性，既可制备成厚度为2～3um的薄层BME-MLCC用电介质，又可应用于厚度为4～10um的MLCC电介质的制备。2、不添加RoHS指令受限物质，不添加铅、镉、铬等金属元素，为环保型介质材料；添加少量二氧化硅、镁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X7R特性MLCC介质材料，其特征在于，所述介质材料由以下成份组成：/n固相法钛酸钡100摩尔份、SiO

【技术特征摘要】
1.一种X7R特性MLCC介质材料，其特征在于，所述介质材料由以下成份组成：
固相法钛酸钡100摩尔份、SiO22.1-2.9摩尔份、含镁化合物5.5-7.0摩尔份、含锰化合物0.51-1.0摩尔份、含钙化合物2.5-4.0摩尔份和稀土氧化物0.51-1.3摩尔份。


2.如权利要求1所述的X7R特性MLCC介质材料，其特征在于，所述固相法钛酸钡呈球形或类球形，所述固相法钛酸钡的颗粒尺寸为150～500nm。


3.如权利要求1所述的X7R特性MLCC介质材料，其特征在于，所述含镁化合物、含锰化合物、含钙化合物、稀土氧化物呈球形或类球形，所述含镁化合物、含锰化合物、含钙化合物、稀土氧化物的颗粒尺寸为亚微米级或纳米级。


4.如权利要求3所述的X7R特性MLCC介质材料，其特征在于，所述含镁化合物为Mg(OH)2、Mg2CO3中的至少一种；所述含锰化合物为MnCO3、MnO2、Mn3O4中的至少一种；所述含钙化合物为CaCO3、CaO中的至少一种；所述稀土氧化物为Y...

【专利技术属性】
技术研发人员：王孝国，刘艳丽，沈才，张尹，宋永生，李明，
申请(专利权)人：广东风华高新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44