本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物,具体涉及一种具有巨大介电常数以及良好介电特性的多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法
背景技术:
巨介电常数(ε>104)材料是目前研究的热点,是制作高性能储能器件的理想材料,可应用在髙介mlcc,固态超级电容器等领域。由于其较高的介电常数,很小的体积就能达到很高的电容量,具有非常大的体积优势,可以提升材料的集成度并大幅度降低原材料成本,在器件集成化与微型化方面具有极大的应用潜力。现如今,绝大多数巨介电常数介质材料损耗普遍较高(>0.1),绝缘性能较差,难以应用实际生产。因此,研究制备出一种具有良好电学特性的巨介电材料具有十分重要的意义。
技术实现要素:
本发明的目的,在于克服现有巨介电常数材料存在的不足,解决巨介电常数介质材料中存在的介电损耗较高的问题,提升材料的绝缘电阻以减少漏导电流,改善材料的直流特性。同时,避免生产或者合成组分中含铅,危害环境。提供一种巨介电常数的无铅多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法。
一种巨介电常数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0~2.5wt%nb2o5和1~2wt%的y2o3;
该多层陶瓷电容器介质材料的制备方法,具有如下步骤:
(1)在batio3中添加质量百分比0~2.5%nb2o5和1~2%y2o3,所配原料与去离子水混合后球磨8小时,烘干后外加质量百分比为7%的粘结剂,过80目分样筛造粒;
(2)将步骤(1)的造粒粉料压制成生坯,经排胶后,于氮气气氛中烧结;烧结温度为1300℃~1320℃,气体流速50ml/min,保温3小时,制得低损耗巨介电常数多层陶瓷电容器介质材料。
所述步骤(2)的生坯为ф15×1~1.3mm的圆片生坯。
所述步骤(2)的生坯经3.5小时升温至550℃排胶,再经3.5小时升至设定的烧结温度,保温3小时,升温速率控制在3~4℃/min。
本发明公开的多层陶瓷电容器介质材料通过氧化钇及五氧化二铌的添加,在氮气气氛下烧结,显著提升了钛酸钡基陶瓷的介电常数,具有较低的介电损耗和良好的绝缘特性。本发明室温介电常数为5.29×104@1khz,介电损耗为0.04,电阻率大于1010ω·cm。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述:
实施例1
首先,用电子天平称量分析纯级batio3粉料10g,0.15gnb2o5和0.1gy2o3。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。
将造粒后的粉料在3mpa下压制成ф15×1.2mm的圆片生坯,在流速为50ml/min氮气气流中,经3.5小时升温至550℃排胶,再经3.5小时升至1300℃烧结,保温3小时,制得巨介多层陶瓷电容器介质材料。
在所得制品上下表面均匀涂覆银浆,经850℃烧渗制备电极,制得待测样品,测试介电性能及tc特性。
实施例2-7
实施例2-7除原料配比、烧结温度与气体流速外,其他工艺方法与实施例1完全相同。
实施例1-7的具体原料配比、烧结温度与气体流速详见表1。
表1
本发明的测试方法和检测设备如下:
(1)介电性能测试(交流测试信号电压为1v)
使用hewlettpackard4278a型电容量测试仪测试样品的测量样品在20hz~100khz频率范围内的电容量c和损耗tanδ,并计算出样品的介电常数,计算公式为:
(2)绝缘电阻率测试
使用agilent4339b型高阻测试仪测试样品的阻值r,采用下述公式计算样品室温下的电阻率:
实例1-7不同组分以及烧结条件的陶瓷圆片的介电性能见表2。
表2
本发明并不局限于上述实施例,很多细节的变化是可能的,但这并不因此违背本发明的范围和精神。