一种高性能的陶瓷介质材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高性能的陶瓷介质材料及其制备方法，所述高性能的陶瓷介质材料由主成分和改性掺杂剂组成，所述主成分为BaTiO3；所述改性掺杂剂包括Ba

【技术实现步骤摘要】
一种高性能的陶瓷介质材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷电容器制备技术，尤其是一种高性能的陶瓷介质材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]电容器是一类重要的无源电子器件，主要在电路中起到耦合、滤波、谐振、旁路、补偿等作用，是电子、通信及信息产业中所不可或缺的器件。根据构成材质，电容器可分为陶瓷电容、电解电容、薄膜电容等等。其中陶瓷电容器具有介质损耗低、绝缘电阻高、耐电强度高、稳定性及可靠性高应用更广泛等特点，而陶瓷介质材料又决定了陶瓷电容器的性能，是陶瓷电容器的核心材质。
[0003]瓷介电容器中使用的高介电常数(>20000)Y5V瓷介电容器介质材料目前仍存在介电常数、耐电强度及温度特性不能同时满足使用要求的现象。因此开发具有更高耐电强度及介电常数，更低容量温度变化率，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，是目前电子行业持续发展的重点之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种高性能的陶瓷介质材料及其制备方法，具有烧成温度低、更高耐电强度及介电常数，更低容量温度变化率、可靠性高的优势。
[0005]本专利技术中，主成分BaTiO3，改性掺杂剂包括Ba
x
Sr
1-x
(Zr
y
Sn
1-y
)O3，其中x＝0.2～0.9，优选的，x＝0.3～0.5，或者x＝0.7～0.8；y＝0.1～0.8，优选的，y＝0.2～0.3，或者y＝0.4～0.6。还包括Bi2Zr2O7，以及下列组分中的三种或三种以上：ZnO、Al2O3、WO3、Nb2O5、ZrO2、Li2CO3、Nd2O3、Sm2O3或MnCO3。优选的，ZnO、Al2O3、ZrO2、Li2CO3和MnCO3为必选组分，WO3、Nb2O5、Nd2O3、Sm2O3为可选组分。
[0006]各组分按照重量百分比计，所述主成分占总重的80～90％，所述改性掺杂剂占总重的10～20％。优选的，所述主成分占总重的82～89％，所述改性掺杂剂占总重的11～18％，更优选的，所述主成分占总重的85～88％，所述改性掺杂剂占总重的12～15％。
[0007]所述高性能的陶瓷介质材料的制备方法中，BaTiO3可以商业购买获得，也可以自制，制备时按照以下方法获得：按结构式BaTiO3的化学计量比称量电子级的BaCO3、TiO2作为原料，将称量好的原料装入球磨罐中，加入去离子水进行研磨8～12小时，出料烘干、粉碎后在1200～1300℃下煅烧3～5小时，优选的，在1220～1280℃下煅烧2～3小时，合成BaTiO3。
[0008]Bi2Zr2O7可以商业购买获得，也可以自制，制备时按照以下方法获得：按结构式Bi2Zr2O7的化学计量比称量Bi2O3、ZrO2作为原料，将称量好的原料装入球磨罐中，加入去离子水进行研磨8～12小时，出料烘干、粉碎后在700～1050℃下煅烧2～3小时，优选的，在900～1000℃下煅烧2～3小时。
[0009]Ba
x
Sr
1-x
(Zr
y
Sn
1-y
)O3按照以下方法获得，按结构式Ba
x
Sr
1-x
(Zr
y
Sn
1-y
)O3的化学计量
比称量电子级的BaCO3、SrCO3丶ZrO2、SnO2作为原料，将称量好的原料装入球磨罐中，加入去离子水进行研磨8～12小时，出料烘干、粉碎后在1200～1300℃下煅烧3～5小时，优选的，在1220～1280℃下煅烧3～5小时，合成Ba
x
Sr
1-x
(Zr
y
Sn
1-y
)O3烧块。
[0010]本专利技术中，以步骤A获得的BaTiO3作为主成分，再称量步骤B获得的Ba
x
Sr
1-x
(Zr
y
Sn
1-y
)O3烧块，以及步骤C获得的Bi2Zr2O7，以及下列组分中的三种或三种以上：ZnO、Al2O3、WO3、Nb2O5、ZrO2、Li2CO3、Nd2O3、Sm2O3或MnCO3作为改性掺杂剂，将称量好的物料装入球磨罐中，加入去离子水进行研磨，再加入聚乙烯醇溶液作为粘合剂进行干燥造粒获得所述的陶瓷介质材料。进一步的，将陶瓷介质材料进行高温烧结，可以获得陶瓷基片，烧结温度为1250～1320℃，保温2.5～3.5小时，优选的，烧结温度为1280～1300℃，
[0011]具体方案如下：
[0012]一种高性能的陶瓷介质材料，所述高性能的陶瓷介质材料由主成分和改性掺杂剂组成，其中，所述主成分为BaTiO3；
[0013]所述改性掺杂剂包括Ba
x
Sr
1-x
(Zr
y
Sn
1-y
)O3，其中x＝0.2～0.9，y＝0.1～0.8，以及Bi2Zr2O7，还包括下列组分中的三种或三种以上：ZnO、Al2O3、WO3、Nb2O5、ZrO2、Li2CO3、Nd2O3、Sm2O3或MnCO3。
[0014]进一步的，所述主成分占总重的80～90％，所述改性掺杂剂占总重的10～20％。
[0015]进一步的，所述改性掺杂剂包括Ba
x
Sr
1-x
(Zr
y
Sn
1-y
)O3，其中x＝0.6～0.9，y＝0.4～0.6。
[0016]进一步的，所述改性掺杂剂由以下组分组成：Ba
0.9
Sr
0.1
(Zr
0.5
Sn
0.5
)O3、Bi2Zr2O7、ZnO、Al2O3、ZrO2、Li2CO3和MnCO3。
[0017]进一步的，所述改性掺杂剂由以下组分组成：Ba
0.9
Sr
0.1
(Zr
0.5
Sn
0.5
)O3、Bi2Zr2O7、ZnO、Al2O3、ZrO2、Li2CO3和MnCO3，以及WO3、Nb2O5、Nd2O3、Sm2O3中至少一种。
[0018]进一步的，所述改性掺杂剂相对所述陶瓷介质材料按重量百分比计，由以下组分组成：Ba
x
Sr
1-x
(Zr
y
Sn
1-y
)O
3 8～18％、Bi2Zr2O
7 1～3％、ZnO 0.1～1.5％、Al2O
3 0.01～0.3％、WO
3 0～0.5％、Nb2O
5 0～0.5％、ZrO
2 0.1～0.3％、Li2CO
3 0.01～0.05％、Nd2O
3 0～0.75％、Sm2O
3 0～0.75％和MnCO
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能的陶瓷介质材料，其特征在于：所述高性能的陶瓷介质材料由主成分和改性掺杂剂组成，其中，所述主成分为BaTiO3；所述改性掺杂剂包括Ba
x
Sr
1-x
(Zr
y
Sn
1-y
)O3，其中x＝0.2～0.9,y＝0.1～0.8，以及Bi2Zr2O7，还包括下列组分中的三种或三种以上：ZnO、Al2O3、WO3、Nb2O5、ZrO2、Li2CO3、Nd2O3、Sm2O3或MnCO3。2.根据权利要求1所述高性能的陶瓷介质材料，其特征在于：所述主成分占总重的80～90％，所述改性掺杂剂占总重的10～20％。3.根据权利要求1所述高性能的陶瓷介质材料，其特征在于：所述改性掺杂剂包括Ba
x
Sr
1-x
(Zr
y
Sn
1-y
)O3，其中x＝0.6～0.9，y＝0.4～0.6。4.根据权利要求1-3中任一项所述高性能的陶瓷介质材料，其特征在于：所述改性掺杂剂由以下组分组成：Ba
0.9
Sr
0.1
(Zr
0.5
Sn
0.5
)O3、Bi2Zr2O7、ZnO、Al2O3、ZrO2、Li2CO3和MnCO3。5.根据权利要求1-3中任一项所述高性能的陶瓷介质材料，其特征在于：所述改性掺杂剂由以下组分组成：Ba
0.9
Sr
0.1
(Zr
0.5
Sn
0.5
)O3、Bi2Zr2O7、ZnO、Al2O3、ZrO2、Li2CO3和MnCO3，以及WO3、Nb2O5、Nd2O3、Sm2O3中至少一种。6.根据权利要求1-3中任一项所述高性能的陶瓷介质材料，其特征在于：所述改性掺杂剂相对所述陶瓷介质材料按重量百分比计，由以下组分组成：Ba
x
Sr
1-x
(Zr
y
Sn
1-y
)O
3 8～18％、Bi2Zr2O
7 1～3％、ZnO 0.1～1.5％、Al2O
3 0.01～0.3％、WO30～0.5％、Nb2O
5 0～0.5％、ZrO
2 0.1～0.3％、Li2CO<...

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