一种BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于电子陶瓷材料技术领域，提供了一种BT‑BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料及其制备方法和应用。该介质陶瓷材料，由BT‑BRT复合物和改性添加剂混合制得。该介质陶瓷材料在1MHz时介电常数为40，介质损耗值tgδ＜1.5×10

【技术实现步骤摘要】
一种BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料及其制备方法和应用
本专利技术属于电子陶瓷材料
，具体地说，涉及一种BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料及其制备方法和应用。
技术介绍
超低损耗介质陶瓷材料是制造高频片式多层陶瓷电容器(MLCC)的关键材料，此类MLCC是应用于1MHz频率条件下的电路中起耦合、调谐、滤波、隔直流等作用的重要元器件，其具有高可靠、超低损耗值、低温度系数等优良性能，被广泛应用于军事、航空和航天领域线路中。按美国电工协会(EIA)标准，不同介质陶瓷材料的MLCC按温度稳定性分成三类：超稳定级(Ⅰ类)的介质材料如COG或NPO；稳定级(II类)的介质材料如X7R；能用级(Ⅲ)的介质材料如Y5V。以上三种介质陶瓷材料的主要区别在于主晶相系统不同，其介质内部存在不同的极化机制，在相同的电场强度下介质极化方式的不同表现为电容器容量的差异，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。介质陶瓷材料的介电性能对MLCC的最终性能起到决定性作用。其中COG或NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，COG电容的漂移或滞后小于±0.05％。随着近年来对MLCC性能要求越来越高，在满足介质陶瓷材料对其自身介电常数和温度系数等介电性能要求的基础上，为防止MLCC产品发热失效，保证其高可靠性，对介质损耗指标提出了更高要求。介质损耗是绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。测量介质损耗因数(tgδ)值是判断介质内部能量消耗的重要指标。近年来，用于具有介电常数为40且满足COG特性的超低损耗介质陶瓷材料体系有：Ba2Ti9O3、CaTiO3、Ba6-3xLn8+2xTi18O54等体系；但是以上体系单独应用时其tgδ较高，且难以实现COG特性，从而无法满足超低损耗MLCC产品的应用需求。
技术实现思路
针对现有技术中上述的不足，本专利技术的第一目的在于提供了一种BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料；该介质陶瓷材料在1MHz时介电常数为40，介质损耗值tgδ＜1.5×10-4，介质损耗值小；在-55-125℃的温度范围内，容量随温度系数更接近于零，符合美国EIA标准的COG特性。针对现有技术中上述的不足，本专利技术的第二目的在于提供了一种BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料的制备方法；该制备方法操作简单，采用复合主晶相系统，相比于单一主晶相系统更易于获得致密的陶瓷结构，可有效改善介质陶瓷的介质损耗，提高介质陶瓷材料的可靠性。本专利技术的第三目的在于提供了一种上述介质陶瓷材料在多层瓷介电容器上的应用。为了达到上述目的，本专利技术采用的解决方案是：一种BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料，其原料包括BT-BRT复合物及改性添加剂；BT-BRT复合物的化学组成式为：yBa2Ti9O20-zBa6-3xRe8+2xTi18O54，其中，0.4≤x≤0.6，0.6≤y≤1.2，0.4≤z≤0.8(y+z＝1.0)，Re选自Nd、La、Sm中的至少一种。一种上述的BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料的制备方法，包括：(1)Ba2Ti9O20的合成：按照摩尔比为1:4.5称取BaCO3和TiO2混合得到第一混合物；接着将第一混合物球磨后烘干，接着过筛后煅烧，合成所述Ba2Ti9O20烧块料；(2)Ba6-3xRe8+2xTi18O54的合成：取x＝0.4-0.6，按照摩尔比为6-3x：8+2x：18称取BaCO3、Re2O3和TiO2，并于球磨机中混合得到第二混合物；将第二混合物煅烧，合成Ba6-3xRe8+2xTi18O54烧块料；(3)介质陶瓷材料的制备：取0.6≤y≤1.2，0.4≤z≤0.8(y+z＝1.0)，称取Ba2Ti9O20和Ba6-3xRe8+2xTi18O54和改性添加剂，研磨、混合后得到介质陶瓷材料；(4)将介质陶瓷材料按照料粉与石蜡比为100：7.5的比例进行和蜡操作，然后在200Mpa的压强下压片成型为Φ14×1.5圆片的生坯，将生坯平置在氧化锆锆板上放置程控炉中按2.1℃/min的升温速率加热至1260℃～1280℃后保温3h，随炉冷却取出成为圆片瓷体，将圆片瓷体的两面涂上银电极并测试其电性能。一种如权利要求2-6任意一项所述的BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料的制备方法，包括：(1)Ba2Ti9O20的合成：按照摩尔比为1:4.5称取BaCO3和TiO2混合得到第一混合物；接着将第一混合物球磨后烘干，接着过筛后煅烧，合成Ba2Ti9O20烧块料；(2)Ba6-3xRe8+2xTi18O54的合成：取x＝0.4-0.6，按照摩尔比为6-3x：8+2x：18称取BaCO3、Re2O3和TiO2，混合得到第二混合物；将第二混合物煅烧，合成Ba6-3xRe8+2xTi18O54烧块料；(3)介质陶瓷材料的制备：取0.6≤y≤1.2，0.4≤z≤0.8(y+z＝1.0)，称取Ba2Ti9O20、Ba6-3xRe8+2xTi18O54和改性添加剂，研磨、混合后得到介质陶瓷材料；(4)将介质陶瓷材料按照料粉与石蜡比为100：7.5的比例进行和蜡操作，然后在200Mpa的压强下压片成型为Φ14×1.5圆片的生坯，将生坯平置在氧化锆锆板上放置程控炉中按2.1℃/min的升温速率加热至1260℃～1280℃后保温3h，随炉冷却取出成为圆片瓷体，将圆片瓷体的两面涂上银电极并测试其电性能。一种上述介质陶瓷材料在多层瓷介电容器上的应用。本专利技术提供的一种BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料及其制备方法和应用的有益效果是：(1)本专利技术提供的该种BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料；通过采用复合主晶相系统能够大大降低介质损耗；在1MHz下，介电常数为40，介质损耗值tgδ＜1.5×10-4；且在－55-125℃温度范围内，容量随温度系数在±30ppm/℃以内，符合美国EIA标准的COG特性；且不含铅等有害物质，符合ROHS指令。(2)本专利技术提供的该种BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料的制备方法，通过两次高温合成两种单一主晶相Ba2Ti9O20和Ba6-3xRe8+2xTi18O54，然后在介质陶瓷材料的制备中同时使用两种主晶相系统；在介质陶瓷材料烧结过程中，两种主晶相通过固体颗粒互相键联、离子扩散、晶界迁移，形成复合主晶相，从根本上改变系统显微结构，有效降低1MHz下介质损耗值tgδ。附图说明图1是本专利技术实验例5提供的介质陶瓷材料的SEM表面形貌图；图2是本专利技术实验例5提供的介质陶瓷材料的XRD物相结构图。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。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料，其特征在于：其原料包括BT-BRT复合物；所述BT-BRT复合物的化学组成式为：yBa

【技术特征摘要】
1.一种BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料，其特征在于：其原料包括BT-BRT复合物；所述BT-BRT复合物的化学组成式为：yBa2Ti9O20-zBa6-3xRe8+2xTi18O54，其中，0.4≤x≤0.6，0.6≤y≤1.2，0.4≤z≤0.8(y+z＝1.0)，Re选自Nd、La、Sm中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料，其特征在于：其原料还包括改性添加剂。


3.根据权利要求2所述的BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料，其特征在于：所述改性添加剂包括金属氧化物。


4.根据权利要求3所述的BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料，其特征在于：所述金属氧化物的质量占所述BT-BRT复合物的质量的百分比小于或等于18％。


5.根据权利要求4所述的BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料，其特征在于：所述金属氧化物包括：Al2O3、ZnO、SiO2、Nb2O5、MnO2和MgO中的至少一种。


6.根据权利要求5所述的BT-BRT复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料，其特征在于：所述Al2O3占所述BT-BRT复合物的质量的百分比小于或等于3％；所述ZnO占所述BT-BRT复合物的质量的百分比小于或等于3％；所述SiO2占所述BT-BRT复合物的质量的百分比小于或等于3％；所述Nb2O5占所述BT-BRT复合物的质量的百分比小于或等于3％；所述MnO2占所述BT-BRT复合物的质量的百分比小于或等于3％；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：江俊俊，罗静，李少利，李红卫，王兴才，
申请(专利权)人：成都宏科电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51