一种薄介质X7R特性MLCC用电介质材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电介质材料技术领域，具体涉及一种薄介质X7R特性MLCC用电介质材料及其制备方法。电介质材料由主成分BaTiO3、辅助成分和烧结助剂组成；其中，辅助成分包括：R3和R5；R3为选自W、Mo、V、Nb中至少一种元素的氧化物；R5为选自Yb、Sm、Gd、Tb中至少一种元素的氧化物；以主成分BaTiO3为100摩尔计，R3为0.01

【技术实现步骤摘要】
一种薄介质X7R特性MLCC用电介质材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电介质材料
，具体涉及一种薄介质X7R特性MLCC用电介质材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]多层片式陶瓷电容器简称MLCC，具有高比容、高可靠性、高耐压、频率特性好等特点，是一种在电子信息、计算机、自动控制及通讯等领域应用十分广泛的电子器件。随着电子设备及元器件向微型、薄层、混合集成等方向发展，以及随着集成电路表面安装技术的迅速发展，对高性能MLCC的需求增多。
[0003]近年来，随着电子技术的发展，MLCC的小型化、大容量化、薄层化快速发展。同时，MLCC向着介质层薄层化方向发展，需要薄层化的同时也要保证X7R温度特性和可靠性寿命。
[0004]现有技术中，专利ZL201611170717.6提出了一种用于中高压X7R特性多层陶瓷电容器的介质材料，其组成为(Ba1‑
a
Y
a
)
b
TiO3(其中0.005≤a<0.1，1.0<b<1.08)和MgTiO3；0.05
‑
0.5摩尔选自Mn、Cr、Co和Fe的氧化物；0.2
‑
1.0摩尔选自Ca、Si、Li、AL和B的氧化物；1.0
‑
4.0摩尔选自Ho、Yb、Gd、Dy、Sm和Er的氧化物；0
‑
0.3摩尔选自W、Mo、V的氧化物；其烧结温度为1260
‑
1320℃，介电常数2500以上，其适合于介质厚度为8μm以上、额定电压100V以上的MLCC；当介质层厚度8μm以下时，其温度特性不能满足X7R。
[0005]专利ZL201010530760.5中提出了抗还原性的多层陶瓷电容介质陶瓷材料，其组成为BamTiO3，MnO2、MgO、CaO、R12O3、R2O3和Re烧结助剂，其中R1选自Gd、Tb、Dy中至少一种；R2选自Y、Sm、Ho、Er、Yb中至少一种；Re选自B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、K2O、Li2O中至少一种；其烧结温度为1200
‑
1300℃，介电常数2500
‑
3500，该介质陶瓷材料适用于生产额定电压大于100V的中高压多层陶瓷电容器，可靠性好，但其介质厚度为30μm，无法实现薄层化X7R特性。
[0006]专利ZL201710922478.3中提出了一种用于高耐压MLCC的陶瓷介质材料及其制备方法，其包括主晶相材料、辅助材料和改性添加物，主晶相材料为BaTiO3，辅助材料为SrTiO3，主晶相材料和辅助材料的质量比为7:3～9:1。通过固相合成法分别合成BaTiO3和SrTiO3，然后再辅以MnO2、MgO、Y2O3、ZnO、Yb2O3、Er2O3、La2O3、SiO2、Co3O4等改性添加物对陶瓷介质材料进行改性。获得的陶瓷介质材料的介电常数介于2400～2800之间，可以在1250℃～1300℃的温度范围内与贱金属在还原气氛下烧结，用于制作直流耐压值为5KV以上，符合X7R特性的MLCC产品，但其介质厚度为35微米，无法实现薄层化X7R特性。

技术实现思路

[0007]鉴于此，本专利技术提供了一种综合性能优异的薄介质X7R特性MLCC用电介质材料及其制备方法。
[0008]首先，本专利技术提供了一种X7R特性MLCC用电介质材料，其由主成分BaTiO3、辅助成分和烧结助剂组成；
[0009]其中，辅助成分包括：R3和R5；
[0010]R3为选自W、Mo、V、Nb中至少一种元素的氧化物；
[0011]R5为选自Yb、Sm、Gd、Tb中至少一种元素的氧化物；
[0012]以主成分BaTiO3为100摩尔计，R3为0.01
‑
0.05摩尔；R5为0.5
‑
1.0摩尔；烧结助剂为1.0
‑
1.5摩尔。
[0013]本专利技术发现，通过以BaTiO3为主成分，辅助成分中添加上述比例的W、Mo、V、Nb中至少一种元素的氧化物和Yb、Sm、Gd、Tb中至少一种元素的氧化物，能够使得电介质材料具有良好的高温电阻耐久性以及温度特性，使得电介质材料在制作介质为4μm以上、工作电压为25V以上的MLCC产品时，温度特性符合EIA标准的X7R特性，同时具备良好的介电性能、高温电阻耐久性以及较高的可靠性寿命。
[0014]钛酸钡的成瓷温度在1350℃以上，通过添加上述比例的烧结助剂，能够降低电介质材料的成瓷温度，使得烧结温度更低，更有利于与内电极烧结匹配实现MLCC生产。
[0015]作为本专利技术的一种优选的实施方案，R3为MoO3和V2O5中的至少一种；和/或，R5为Yb2O3和Sm2O3中的至少一种。
[0016]通过选用上述氧化物，能够进一步提升电介质材料的温度特性。
[0017]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述辅助成分还包括R4；R4为选自Ho、Y、Er、Dy中至少一种元素的氧化物；以主成分BaTiO3为100摩尔计，R4为1.5
‑
2.5摩尔。
[0018]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述辅助成分还包括R1和R2中的至少一种；
[0019]R1为选自Mg、Ba、Ca、Sr中至少一种元素的氧化物或碳酸盐；
[0020]R2为选自Mn、Cr、Co中至少一种元素的氧化物或碳酸盐；
[0021]以主成分BaTiO3为100摩尔计，R1为0.2
‑
0.5摩尔，R2为0.05
‑
0.2摩尔。
[0022]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述辅助成分还包括：R1、R2和R4；
[0023]R1为选自Mg、Ba、Ca、Sr中至少一种元素的氧化物或碳酸盐；
[0024]R2为选自Mn、Cr、Co中至少一种元素的氧化物或碳酸盐；
[0025]R4为选自Ho、Y、Er、Dy中至少一种元素的氧化物。
[0026]钛酸钡在氮氢还原气氛中烧结时，其四价钛会被还原成三价钛，产生的弱束缚电子在电场作用下会产生迁移，导致绝缘电阻呈现数量级下降，形成半导体或者导体，失去绝缘性。
[0027]通过添加R1、R2和R4，能够与R1和R5协同发挥添加剂效果，进一步提升抑制晶粒长大效果、改善温度特性、改善介电损耗和绝缘电阻以及有效防止钛酸钡在氮氢还原气氛中烧结时被还原。
[0028]作为本专利技术的一种优选的实施方案，以主成分BaTiO3为100摩尔计，R1为0.2
‑
0.5摩尔，R2为0.05
‑
0.2摩尔；R4为1.5
‑
2.5摩尔。
[0029]通过添加上述比例的R1、R2和R4，能够促进电介质材料综合性能的进一步提升。
[0030]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述烧结助剂为Si的氧化物；优选为SiO2。
[0031本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种X7R特性MLCC用电介质材料，其特征在于，由主成分BaTiO3、辅助成分和烧结助剂组成；其中，辅助成分包括：R3和R5；R3为选自W、Mo、V、Nb中至少一种元素的氧化物；R5为选自Yb、Sm、Gd、Tb中至少一种元素的氧化物；以主成分BaTiO3为100摩尔计，R3为0.01
‑
0.05摩尔；R5为0.5
‑
1.0摩尔；烧结助剂为1.0
‑
1.5摩尔。2.根据权利要求1所述的X7R特性MLCC用电介质材料，其特征在于，R3为MoO3和V2O5中的至少一种；和/或，R5为Yb2O3和Sm2O3中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的X7R特性MLCC用电介质材料，其特征在于，所述辅助成分还包括R4；R4为选自Ho、Y、Er、Dy中至少一种元素的氧化物；以主成分BaTiO3为100摩尔计，R4为1.5
‑
2.5摩尔。4.根据权利要求1～3中任一项所述的X7R特性MLCC用电介质材料，其特征在于，所述辅助成分还包括R1和R2中的至少一种；R1为选自Mg、Ba、Ca、Sr中至少一种元素的氧化物或碳酸盐；R2为选自Mn、Cr、Co中至少一种元素的氧化物或碳酸盐；以主成分BaTiO3为100摩尔计，R1为0.2
‑
0.5摩尔，R2为0.05
‑
0.2摩尔。5.根据权利要求1～4中任一项所述的X7R特性MLCC用电介质材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世纯，杨爱民，张巧云，张莹，徐龙庆，
申请(专利权)人：山东国瓷功能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：