一种低损耗多层陶瓷电容器介质材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低损耗多层陶瓷电容器介质材料，以BaTiO3粉体为基料，在此基础上，外加质量百分比为0.4～0.6％的MnCO3；0.6～1.8％的(NiO)1-x(NbO2.5)x，其中x＝0.6～0.8；0.5～3.0％的CaZrO3及4～7％的玻璃助熔剂；所述(NiO)1-x(NbO2.5)x化合物，是将NiO和Nb2O5按摩尔比1-x：x/2，其中x＝0.6～0.8合成。本发明通过碳酸锰的添加，可有效改善了陶瓷微观结构，提升了陶瓷的介电性能，降低了介电损耗，室温损耗值达到0.5％以下(tanδ<0.5％)；本发明具有优良的介电性能：在-55℃～150℃温区内，电容量变化率在±15％以内，且具有较高的室温介电常数(～2700)。
【专利说明】一种低损耗多层陶瓷电容器介质材料
【技术领域】
[0001]本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，具体涉及一种低损耗且具有温度稳定性的X8R型多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法
【背景技术】
[0002]片式多层陶瓷电容器(Multilayer Ceramic Capacitor,简称MLCC)作为基础电子元器件，除在智能手机、平板电脑、广播电视、移动通信、家用计算机、家用电器、测量仪器、医疗设备等民用产品及消费电子中普遍使用外，在航空航天、坦克电子、军用移动通讯、武器弹头控制和军事信号监控等军用电子设备以及石油勘探等行业都具有相当广泛的应用。钛酸钡(BaTiO3)基温度稳定型MLCC用介质材料因其对环境无害，一直是研究的热点，目前使用最多的是EIA X7R(-55°C~125°C，AC/C25r^ ±15% )介质材料。随着MLCC的飞速发展，对MLCC用介质材料的研究提出了更高的要求，即在更高温度环境中依然保持稳定的介电性能，如在夏天，汽车发动机舱内的温度会达到130°C以上，此时，X7R型介质材料就很难满足实际需要。因此，X8R(-55°C~150°C，AC/C25r^ ±15% )型MLCC用介质材料的研制，具有十分重要的实际意义。
[0003]但在该工作温区范围内，该系列陶瓷电容器介质容量变化率虽能达到X8R的要求，但其室温介电损耗仍在1%以上，影响元器件的使用寿命和稳定性，制约其在某些方面的应用，如低损耗E MI滤波多层陶瓷电容器，因此降低陶瓷电容器的损耗，成为提升电容器性能的关键。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，在于克服现有技术的陶瓷电容器介质的容量变化率虽能达到X8R的要求，但其介电损耗仍在I %以上，不能完全适应某些特殊场合需要的缺陷，提供一种低损耗(tanS <0.5%)且具有较高介电常数的中温烧结X8R型多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法。本
[0005]本发明通过如下技术方案予以实现。
[0006]一种低损耗多层陶瓷电容器介质材料，以BaTiO3粉体为基料，在此基础上，外加质量百分比为 0.4 ~0.6% 的 MnCO3 ；0.6 ~1.8% 的(NiO) (NbO2.5)x，其中 x = 0.6 ~0.8 ;
0.5~3.0 %的CaZrO3及4~7 %的玻璃助熔剂；
[0007]所述(NiO) & (NbO2.5) x化合物，是将NiO和Nb2O5按摩尔比l_x:x/2，其中x = 0.6~
0.8合成；
[0008]所述CaZrO3由CaCO3和ZrO2按摩尔比1:1合成；
[0009]所述玻璃助熔剂的原料组分及其质量百分比含量为:17%的Ti02、34%的Η3Β03、26% 的 ZnO 和 23% Bi2O3 ；
[0010]该低损耗多层陶瓷电容器介质材料的制备方法，具有如下步骤:
[0011](I)合成(NiO)1-X (NbO2Jx 化合物，其中 X = 0.6 ~0.8[0012]将NiO、Nb2O5按摩尔比1-x:x/2，其中x = 0.6~0.8配料，原料与去离子水混合后球磨4小时，于120°C烘干、过40目分样筛，于1000°C煅烧，再二次球磨6小时，烘干、过80 目分样筛，制得(NiO) & (NbO2.5)x，其中 X = 0.6 ~0.8;
[0013](2)合成 CaZrO3
[0014]将CaC03、Zr02按摩尔比1:1配料，原料与去离子水混合后球磨4小时，于120°C烘干、过40目分样筛，于1000 0C煅烧，制得CaZrO3 ；
[0015](3)合成玻璃助熔剂
[0016]按质量百分比，将17 %的Ti02、34%的Η3Β03、26 %的ZnO和23 %的Bi2O3充分混合、熔融、淬冷、磨细、过200目分样筛，制得玻璃助熔剂；
[0017](4)以BaTiO^t为基料，在其中添加下述质量百分比的成分:0.4~0.6%的MnCO3,0.6 ~1.8% 的(NiO) (NbO2 5)x，其中 x = 0.6 ~0.8 ；0.5 ~3.0% 的 CaZrO3 和 4 ~7%的玻璃助熔剂，将所配原料与去离子水混合后球磨4~8小时，烘干后加入质量百分比为7%的粘结剂，过80目分样筛造粒；
[0018](5)将步骤(4)的造粒粉料压制成生坯，经排胶后，于1150°C烧结，保温3小时，制得低损耗多层陶瓷电容器介质材料。
[0019]所述MnCO3的优选添加量为0.5wt%。
[0020]所述步骤(5)的生还为Φ15Χ1~1.3mm的圆片生还。
[0021]所述步骤(5)的生坯经3.5小时升温至550°C排胶，再经I小时升至1150°C烧结，保温3小时。
[0022]本发明的有益效果如下:
[0023]1.本发明的多层陶瓷电容器介质材料通过碳酸锰的添加，可有效改善陶瓷微观结构，提升陶瓷的介电性能，降低介电损耗，室温损耗值达到0.5%以下(tanS〈0.5%)；
[0024]2.本发明的多层陶瓷电容器介质材料具有优良的介电性能:在-55°C~150°C温区内，电容量变化率在±15%以内，且具有较高的室温介电常数(~2700)。
【具体实施方式】
[0025]以下将结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0026]实施例1
[0027]首先，用电子天平称量分析纯级(≤99% )的2.2410g NiO和9.3033g Nb2O5,混合，以去离子水作为球磨介质，球磨4小时后于120°C烘干，过40目分样筛，于1000°C煅烧得到(Ni0)Q.3(Nb02.5)Q.7化合物，再二次球磨6小时，于120°C烘干，过80目分样筛备用；
[0028]再将22.3291g CaCO3和27.5114g ZrO2混合，以去离子水作为球磨介质,球磨4小时后于120°C烘干、过40目分样筛，于1000°C煅烧，制得CaZrO3 ；
[0029]再将17g Ti02、34g H3B03、26g ZnO 和 23g Bi2O3 充分混合、熔融、淬冷、磨细、过 200
目分样筛，制得玻璃助熔剂。
[0030]将50g BaTi03、0.25g MnCO3>0.45g (NiO) ?.3 (NbO2.5)。7、0.5g CaZrO3 和 2.5g 玻璃助
熔剂与去离子水混合后球磨4小时，烘干后外加质量百分比为7%的石蜡，过80目分样筛造粒。
[0031]成型与烧结:[0032](I)将造粒后的粉料在3MPa下压制成Φ 15X 1.2mm的圆片生坯，经3.5小时升温至550°C排胶，再经I小时升至1150°C烧结，保温3小时，制得低损耗多层陶瓷电容器介质材料。
[0033]在所得制品上下表面均匀涂覆银浆，经850°C烧渗制备电极，制得待测样品，测试介电性能及TC特性。
[0034]实施例1-5的具体原料配比详见表1，实施例2-5的其它制作工艺同于实施例1。
[0035]表1
[0036]
【权利要求】
1.一种低损耗多层陶瓷电容器介质材料，以BaTiO3粉体为基料，在此基础上，外加质量百分比为 0.4 ~0.6% 的 MnCO3 ；0.6 ~1.8% 的(NiO) (NbO2.5)x，其中 x = 0.6 ~0.8 ;0.5~3.0 %的CaZrO3及4~7 %的玻璃助熔剂； 所述(NiOLx (NbO2Jx化合物，是将NiO和Nb2O5按摩尔比1-x:x/2，其中x = 0.6~0.8合成； 所述CaZrO3由CaCO3和ZrO2按摩尔比1:1合成； 所述玻璃助熔剂的原料组分及其质量百分比含量为:17%的Ti02、34^^H3B03、26%的 ZnO 和 23% Bi2O3 ； 该低损耗多层陶瓷电容器介质材料的制备方法，具有如下步骤: (1)合成(NiO)1-X(NbC)2Jx化合物，其中 X = 0.6 ~0.8 将NiO、Nb2O5按摩尔 比1-χ:x/2,其中x = 0.6~0.8配料,原料与去离子水混合后球磨4小时，于120°C烘干、过40目分样筛，于1000°C煅烧，制得(NiO) ^ (Nb02.5) x，其中x =0.6~0.8 ;再二次球磨6小时,烘干、过80目分样筛，
(2)合成CaZrO3 将CaC03、ZrO2按摩尔比1:1配料，原料与去离子水混合后球磨4小时，于120°C烘干、过40目分样筛，于1000°C煅烧，制得CaZrO3 ； (3)合成玻璃助熔剂 按质量百分比，将17%的TiO2,34% ^ H3BO3>26% ^ ZnO和23%的Bi2O3充分混合、熔融、淬冷、磨细、过200目分样筛，制得玻璃助熔剂； (4)以BaTiO3作为基料，在其中添加下述质量百分比的成分:0.4~0.6%的MnCO3,0.6 ~1.8% 的(NiO) H(NbC)2.5)x，其中 x = 0.6 ~0.8 ;0.5 ~3.0% 的 CaZrO3 和 4 ~7% 的玻璃助熔剂，将所配原料与去离子水混合后球磨4~8小时，烘干后加入质量百分比为?%的粘结剂，过80目分样筛造粒； (5)将步骤⑷的造粒粉料压制成生还，经排胶后，于1150°C烧结，保温3小时，制得低损耗多层陶瓷电容器介质材料。
2.根据权利要求1所述的一种低损耗多层陶瓷电容器介质材料，其特征在于，所述MnCO3的优选添加量为0.5wt%。
3.根据权利要求1所述的一种低损耗多层陶瓷电容器介质材料，其特征在于，所述步骤(5)的生还为Φ 15X I~1.3mm的圆片生还。
4.根据权利要求1所述的一种低损耗多层陶瓷电容器介质材料，其特征在于，所述步骤(5)的生坯经3.5小时升温至550°C排胶，再经I小时升至1150°C烧结，保温3小时。
【文档编号】C04B35/468GK103992107SQ201410174177
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】李玲霞, 柳亚然, 于经洋, 张宁, 陈俊晓 申请人:天津大学