专利名称：一种温度稳定型异质叠层电介质陶瓷电容器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的以钛酸锶钡为主要成分的叠层电介质陶瓷电容器，特别是一种温度稳定型异质叠层电介质陶瓷电容器及其制备方法，本发明满足X7R温度稳定的要求，其叠层电介质陶瓷电容器的介电常数可通过异质层的厚度比调节。
背景技术：
近年来，随着含铅陶瓷污染问题的突出，绿色环保型陶瓷钛酸锶钡系列陶瓷因具有高介电常数和低介电损耗而变得倍受关注，而且伴随近年来电子技术的发展，叠层陶瓷电容器的宽温度范围高稳定化要求也正在发展变化，由此提出了 X7R (以25°C电容为基础，温度在_55°C到+125°C时其容量变化率不超过15%)陶瓷电容器温度稳定性要求。然而现在的叠层陶瓷电容器多为内置电极的电介质叠层以扩大容量，这样有可能导致内电极层和介质层分离或形成缺陷。同时满足X7R条件的叠层陶瓷电容器其介质层的介电常数一般很少通过层间厚度比来控制。通过理论推导和实验结果证实，叠层电介质陶瓷电容器的介电常数满足:
串联型:
权利要求
1.一种温度稳定型异质叠层电介质陶瓷电容器，它是以钛酸锶钡为主体材料，其通式为BaxSivxTiO3，加入掺杂改性物和助烧物质，其特征在于按配比不同分成A、B、C三种不同的主体介质；按AC、ABC、ACA、CAC、ACBCA等方式组合叠层，在保证各层厚度足够小的情况下可以累积叠层或混叠；然后压制烧结剪切被电极，实现制备串联和并联两种X7R异质叠层电介质陶瓷电容器； A层主体BaxlSivxlTiO3中0.85彡Xl彡I，对应居里温度为_30°C O °C，用掺杂物控制其介电常数在 6000 12000 ;掺杂元素为 La、Nb、Y、Ta、Ce、Zr、Tm、Sm、Dy、Er、Ho、Eu、Tb、Yb元素的氧化物的一种或多种，总掺杂量为0.1% 3.0% ； B层主体Bax2Sivx2TiO3中0.70彡X2 < 0.80，对应B层居里温度为10 0C 40°C，用掺杂物控制其介电常数在4000 7000，B层掺杂元素为La、Nb、Y、Ta、Ce、Zr、Tm、Sm、Mn、Fe、Al、Zn、Co、Ni元素的氧化物的一种或多种，总掺杂量为0.1% 3.0% ； C层主体Bax3Sr1^x3TiO3中0.50彡X3彡0.65，对应C层居里温度为85 0C 120°C，用掺杂物控制介电常数在1000 5000 ;掺杂元素为Mn、Fe、Al、Zn、Co、Ni元素的氧化物的一种或多种，总掺杂量为0.1% 3.0% ； 三层主体材料的掺杂浓度差应满足:0.1 ( X2-X1 ^ 0.3,0.1 ^ X3-X2 ( 0.25，0.2<X3-X1 ^ 0.5 ； 上述所述掺杂量均为摩尔比。
2.根据权利要求1所述的一种温度稳定型异质叠层电介质陶瓷电容器，其特征在于A、B、C三种主体材料的最佳参数为: A层主体中Xl=0.92±0.03,对应居里温度为-25±5°C，用掺杂物控制其介电常数在9000±3000 ;掺杂物为 La、Nb、Y元素的氧化物的一种或多种，总掺杂量为1.0±0.1% ； B层主体中X2=0.73±0.03，对应B层居里温度为30±5 °C，用掺杂物控制其介电常数在5000±2000 ；B层掺杂元素为La、Nb、Y元素的氧化物的一种或多种，总掺杂量为1.0±0.1% ； C层主体中X3=0.55 土0.03，对应C层居里温度为100 土 5 °C，用掺杂物控制介电常数在4000±1500 ;C层掺杂物为Mn、Fe、Al元素的氧化物的一种或多种，总掺杂量为1.0±0.1%。
3.根据权利要求1所述的一种温度稳定型异质叠层电介质陶瓷电容器，其特征在于A、B、C三种主体材料中加入少量的助烧物质Si02、Li20、B203，可单一掺入，也可混合掺入，总掺杂量为0.1% 10.0%。
4.一种温度稳定型异质叠层电介质陶瓷电容器的制备方法，其特征在于步骤为: I )、根据通式BaxSivxTiO3和A、B、C各层主体材料的配比及掺杂氧化物原料、助烧物质，按摩尔比称量； 2)、分别按A、B、C各层主体材料的称量粉体总重量加入同等质量的去离子水，使用直径为15mm、10mm、5mm，数量比为1:1:5的锆球进行以120r/min转速进行球磨2小时，洗出烘干，在1150 0C预烧，再碾磨均匀得A、B、C三种初级粉体； 3)、初级粉体在2MPa下进行压片成型，按组合叠层的顺序，用3MPa 10MPa的压力进行叠压成体； 4)、将叠压体置于烧结炉以4°C/min的速率升温至1000 °C后，以2 °C/min的速率升温至1200C，在1200 °C 1300°C烧结4小时，然后以I °C/min速度降温至1000 °(:后自然冷却；5)、将烧结好的部分介质陶瓷剪切为需要的形状；6)、最后在剪切好的叠层介质陶瓷表面被上银浆，在600°C 850 °(:下烧结形成电极；7)、检测各种参数 ·。
全文摘要
本发明提出了一种温度稳定型异质叠层电介质陶瓷电容器及其制备方法，它是以钛酸锶钡为主体材料，其通式为BaxSr1-xTiO3，加入改性掺杂物和助烧物质，按配比不同分成A、B、C三种不同的主体介质；按AC、ABC、ACA、CAC、ACBCA等组合方式叠层，在控制各层厚度足够小的情况下可以累积叠层或混叠；然后压制烧结剪切被电极，实现制备串联和并联两种异质叠层电介质陶瓷电容器；虽然本发明是由钛酸锶钡构成，但是采用配比不同、厚度不同的多层叠压，每一层对应不同的介电常数、介电损耗、居里温度，所以调节不同的厚度或层数，能够满足电容器X7R的要求。同时本发明电极直接外置，不存在内电极，有效克服电极层和介质层烧结特性的不匹配，导致共烧后陶瓷体分层，翘曲等问题。
文档编号H01G4/30GK103208365SQ20131002849
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者曹万强, 舒明飞, 陈飞, 尚玉黎 申请人:湖北大学