用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定x8r型mlcc介质材料的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料，该介质材料包括主料、副料、改性剂和烧结助剂，本发明的温度稳定X8R型MLCC介质材料制备工艺简单、可实现中温烧结，其室温相对介电常数为1700-1950，室温损耗≤1.5％，室温绝缘电阻率≥5×1012Ω·cm，击穿电压≥5kv/mm，温度特性满足X8R要求，施加直流偏压2kv/mm时，其容值变化范围为：-25％≤ΔC/C0≤+15％，具有良好的产业化前景。
【专利说明】用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子信息材料与元器件【技术领域】，尤其涉及一种用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料。
【背景技术】
[0002]随着电子信息终端设备在高温环境下的应用，能适应于高温条件下稳定工作的MLCC成为迫切需要。尤其是在航空航天、汽车工业、勘探和军用移动通讯领域的应用，对高温的环境下MLCC的热稳定性和直流偏压提出了要求，以保障信号失真度小。常用X7R陶瓷材料已不能满足高温环境的使用要求，而一般的X8R陶瓷材料满足了高温使用环境的要求，但其在直流电压下介电常数明显下降。开发具有偏压特性的温度稳定X8R型多层瓷介电容器陶瓷材料成为当前的迫切需要，这也是本专利解决的问题。
[0003]根据国际电子工业协会EIA标准，X8R型电容器陶瓷材料，以25°C的电容值为基准，在-55~+150°C的温度范围内，-15%≤AC/C0 ( +15%，介质损耗≤2. 5 %。根据GJB192A-98中规定偏压特性，以25°C时的电容量为基准，在_55°C~125°C范围内，施加额定直流偏压时，-25%≤AC/C。≤+15%。
[0004]现在已公开的涉及X8R型电容器陶瓷材料的专利数量很多，但均未涉及到其偏压特性，本发明以GJ B192A-98中对偏压特性的规定作为参考，将其使用温度范围扩展为-55°C~150°C，即在该温度范围内，施加2kv/mm的直流电场时，其容值变化率为：_25%(AC/C0 ( +15%。
【发明内容】
[0005]本发明一种用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料，该材料使得陶瓷能够在中温下烧结，并保持良好介电性能、较低的损耗、较高的绝缘电阻率和击穿电压以及良好的温度稳定性和偏压特性。
[0006]本发明的用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料由主料、副料、改性剂和烧结助剂组成，其中：
[0007]所述主料为BaTiO3 ；
[0008]所述副料为NaQ.5BiQ.5Ti03、CaTiO3 和 MgTiO3 中一种或两种；
[0009]所述改性剂为Nb205、MnC03、CeO2, SrCO3> Co2O3> Sm2O3和Y2O3中的四种或四种以上；
[0010]所述烧结助剂为ZnO、CaO, H3BO3和SiO2中的三种或四种。
[0011]进一步的，所述该温度稳定X8R型MLCC介质材料的制备步骤包括：称量、球磨、烘干和过筛，之后密封储存备用；
[0012]其中，按所需的质量比例称取主料、副料、改性剂和烧结助剂于球磨罐中，以去离子水为介质进行混合球磨，为时5~8小时；烘干温度为110~120°C ;过筛目数为100。
[0013]进一步的，所述BaTiO3的纯度≤99. 8wt%，粒度D50为O. 6~O. 8 μ m。
[0014]进一步的，所述Naa5Bia5TiO3的制备方法是：
[0015]步骤1，将Bi203、Na2C0dP TiO2按L 01 :1.01 :4的摩尔比转化为质量比称取，获取第一原材料；
[0016]步骤2，用无水乙醇作为介质对所述第一原材料进行混合球磨，球磨时间为8~12小时，获得第一球磨混合材料；
[0017]步骤3，对所述第一球磨混合材料在温度为80~90°C的条件下进行6~8小时的烘干处理，获得第一烘干材料；
[0018]步骤4，对所述第一烘干材料进行筛孔目数为100的过筛处理，然后在温度为800-850°C、保温时间为2~3小时的条件下进行煅烧，得到所述Naa5Bia5TiO315
[0019]进一步的，所述CaTiO3的制备方法是：
[0020]步骤1，将CaCO3和TiO2按I: I的摩尔比转化为质量比称取，获取第二原材料；
[0021]步骤2，以去离子水为介质对所述第二原材料进行混合球磨，球磨时间为8~10小时，获得第二球磨混合材料；
[0022]步骤3，对所述第二球磨混合材料在温度为100~120°C的条件下烘干，获得第二烘干材料；
[0023]步骤4，对所述第二烘干材料进行筛孔目数为80的过筛处理，然后在温度为1000~1080°C、保温时间为3~5小时的条件下进行煅烧，得到所述CaTiO3。
[0024]进一步的，所述MgTiO3的制备方法是：
[0025]步骤1，将Mg(OH)2和Ti02按I: I的摩尔比转化为质量比称取，获取第三原材料；
[0026]步骤2，以去离子水为介质对所述第三原材料进行混合球磨，球磨时间为8~10小时，的第三球磨混合材料；
[0027]步骤3，对所述第三球磨混合材料在温度为100~120°C的条件下进行烘干处理，获得第三烘干材料；
[0028]步骤4，所述第三烘干材料进行筛孔目数为80的过筛处理，然后在温度为1050~1150°C、保温时间为3~5小时的条件下进行煅烧，得到所述MgTi03。
[0029]进一步的，所述烧结助剂需要依次进行以下处理：
[0030]I)球磨处理：球磨介质选用去离子水，球磨时间为6~8小时；
[0031]2)烘干处理：温度为60~80°C，时间为12~16小时；
[0032]3)过筛处理：过筛目数为80目；
[0033]4)煅烧处理：温度为540~600°C，时间为5~6小时；
[0034]5)研磨后再次过筛：过筛目数为100目；
[0035]6)密封储存。
[0036]进一步的，由所述温度稳定X8R型MLCC介质材料烧制成陶瓷介质材料的样品，需进行以下处理：
[0037]步骤1，将所述温度稳定X8R型MLCC介质材料进行造粒、压片，制成陶瓷片；
[0038]步骤2，将所述陶瓷片放入电阻炉中，以2~：TC /min由室温升高到560°C，保温2~3小时；
[0039]步骤3，以4~6°C /min将560°C升至1130_1180°C，并保温2~3小时；然后随炉冷却至室温，烧制成陶瓷介质材料的样品。
[0040]本发明的有益效果在于：
[0041]本发明的用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料具备粒度分布均匀、分散性好、成型性工艺好、满足X8R要求，且具有优异的偏压特性，该介质材料不含Pb、Cd、Hg、Cr等有毒元素，符合环保要求。目前，国内尚无对于具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料的报道，本发明所提供的具有偏压特性的温度稳定X8R型多层瓷介电容器材料具有良好的发展和产业化前景。
【具体实施方式】
[0042]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实例对本发明作进一步详细说明。但所举实例不作为对本发明的限定。
[0043]本发明所选原料如无特殊说明，均可通过商业渠道采购。
[0044]实施例1
[0045]一种用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料，由主料、辅料、改性剂和烧结助剂构成。其中，主料BaTiO3粒度D5tl = O. 65 μ m，纯度≥99.8%。
[0046]按照摩尔比I. 01 :1. 01 4的比例称取Bi203、Na2CO3和TiO2,以无水乙醇为介质混合球磨10小时，在80°C下烘干6小时，研磨并过120目筛，放入坩埚在850°C下预烧2. 5小时，得到钛酸铋钠粉体，并用自封袋进行封装储存备用。
[0047]按照摩尔比1:1的比例将CaCO3和TiO2称取，以去离子水为介质，球磨8小时，在120°C烘干，过80目筛，在1060°C煅烧3小时，得到所述CaTiO3，并用自封袋进行封装储存备用。
[0048]按照质量比1:2. 5:0. 8的比例称取H3B03、ZnO和SiO2 ;选用去离子水作为球磨介质，球磨时间为6小时；烘干温度为80°C,时间为12小时,之后过80目筛；预烧温度为570°C，时间为5小时，之后随炉冷却；经过研磨后，过100目筛，获得所述烧结助剂GF-1，并用自封袋进行封装储存备用。
[0049]按照表1的重量比进行主料、辅料、改性剂和烧结助剂的称取，以去离子水为介质，球磨混合8小时，在120°C下烘干8小时，取出陶瓷粉体，并用自封袋进行封装储存。
[0050]对所制备陶瓷材料进行性能考核：称取3g陶瓷粉体，加入5wt%的PVA水溶液进行造粒，在200MPa下压制成Φ = IOmm的圆片，在空气中进行烧结，其烧结曲线为：由室温以2. 5°C /min升至600°C，并保温3小时；再以5°C /min升至目标温度，保温2. 5小时，随炉自然冷却降至室温。将烧制完的陶瓷圆片的两表面涂覆银浆、烧制银电极，制成圆片电容器后测试容值、损耗、绝缘电阻和击穿电压，并计算得出相对介电常数、绝缘电阻率和击穿场强；并测试其温度特性和偏压特性（施加直流偏压2kv/mm)特性，其电学性能参数见表2。
[0051]表1
[0052]
【权利要求】
1.一种用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料，其特征在于：该温度稳定X8R型MLCC介质材料由主料、副料、改性剂和烧结助剂组成，其中： 所述主料为BaTiO3 ； 所述副料为Na0.5Bi0.5Ti03> CaTiO3和MgTiO3中一种或两种； 所述改性剂为Nb205、MnC03、CeO2, SrCO3> Co2O3> Sm2O3和Y2O3中的四种或四种以上； 所述烧结助剂为ZnO、CaO、H3BO3和SiO2中的三种或四种。
2.如权利要求1所述的用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料，其特征在于，所述该温度稳定X8R型MLCC介质材料的制备步骤包括：称量、球磨、烘干和过筛，之后密封储存备用； 其中，按所需的质量比例称取主料、副料、改性剂和烧结助剂于球磨罐中，以去离子水为介质对所述主料、副料、改性剂和烧结助剂进行混合球磨，为时5~8小时；烘干温度为.110~120°C ;过筛目数为100。
3.如权利要求1所述的用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料，其特征在于： 所述BaTiO3的纯度≤99. 8wt %，粒度D50为O. 6~O. 8 μ m。
4.如权利要求1所述的用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料，其特征在于，所述Naa5Bia5TiO3的制备方法是： 步骤1，将Bi2O3^Na2CO3和TiO2按I. 01 :1. 01 ：4的摩尔比转化为质量比称取，获取第一原材料； 步骤2，用无水乙醇作为介质对所述第一原材料进行混合球磨，球磨时间为8~12小时，获得第一球磨混合材料； 步骤3，对所述第一球磨混合材料在温度为80~90°C的条件下进行6~8小时的烘干处理，获得第一烘干材料； 步骤4，对所述第一烘干材料进行筛孔目数为100的过筛处理，然后在温度为.800-850°C、保温时间为2~3小时的条件下进行煅烧，得到所述Naa5Bia5TiO315
5.如权利要求1所述的用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料，其特征在于，所述CaTiO3的制备方法是： 步骤1，将CaCO3和TiO2按I: I的摩尔比转化为质量比称取，获取第二原材料； 步骤2，以去离子水为介质对所述第二原材料进行混合球磨，球磨时间为8~10小时，获得第二球磨混合材料； 步骤3，对所述第二球磨混合材料在温度为100~120°C的条件下烘干，获得第二烘干材料； 步骤4，对所述第二烘干材料进行筛孔目数为80的过筛处理，然后在温度为1000~.1080°C、保温时间为3~5小时的条件下进行煅烧，得到所述CaTi03。
6.如权利要求1所述的用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料，其特征在于，所述MgTiO3的制备方法是： 步骤1，将Mg(OH)2和TiO2按1:1的摩尔比转化为质量比称取，获取第三原材料； 步骤2，以去离子水为介质对所述第三原材料进行混合球磨，球磨时间为8~10小时，的第三球磨混合材料；步骤3，对所述第三球磨混合材料在温度为100~120°C的条件下进行烘干处理，获得第三烘干材料； 步骤4，所述第三烘干材料进行筛孔目数为80的过筛处理，然后在温度为1050~1150°C、保温时间为3~5小时的条件下进行煅烧，得到所述MgTi03。
7.如权利要求1所述的用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料，其特征在于，所述烧结助剂需要依次进行以下处理： 1)球磨处理：球磨介质选用去离子水，球磨时间为6~8小时； 2)烘干处理：温度为60~80°C，时间为12~16小时； 3)过筛处理：过筛目数为80目； 4)煅烧处理：温度为540~600°C，时间为5~6小时； 5)研磨后再次过筛：过筛目数为100目； 6)密封储存。
8.如权利要求1所述的用于中温烧结具有偏压特性的温度稳定X8R型MLCC介质材料，其特征在于，由所述温度稳定X8R型MLCC介质材料烧制成陶瓷介质材料的样品，需进行以下处理： 步骤I，将所述温度稳定X8R型MLCC介质材料进行造粒、压片，制成陶瓷片； 步骤2，将所述陶瓷片放入电阻炉中，以2~：TC /min由室温升高到560°C，保温2~3小时； 步骤3，以4~6°C /min将560°C升至1130_1180°C，并保温2~3小时；然后随炉冷却至室温，烧制成陶瓷介质材料的样品。
【文档编号】C04B35/468GK104177083SQ201410386544
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】杨魁勇, 陈仁政, 程华容, 宋蓓蓓, 杨喻钦 申请人:北京元六鸿远电子技术有限公司