[发明专利]一种NP0型低温烧结陶瓷电容器介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种高介电常数NP0型低温烧结陶瓷电容器介质材料及制备方法。

背景技术

近年来，随着电子线路日益微型化、集成化和高频化，电子元件必须尺寸小，具有高频、高可靠、价格低廉和高集成度等特性。

NP0电容器是一种最常用的具有温度补偿特性的I类陶瓷电容器，其电容量和介质损耗非常稳定，被广泛应用于振荡器、谐振器的槽路电容以及高频电路中的耦合电容。根据国际电子工业协会EIA(Electronic Industries Association)标准，NP0温度稳定型电容器是指以25℃的电容值为基准，在温度从-55℃到+125℃的范围之内，电容量温度系数(TCC)≤±30ppm/℃，同时要求介电损耗低于0.05％。采用MLCC技术的NP0特性陶瓷材料具有体积小、比容大、耐潮湿、长寿命、片式化、寄生电感低、高频特性好等诸多优点，可适应从低频到超高频范围的集成电路的使用，并大大提高电路组装密度，缩小整机体积，已成为最能适应电子技术飞速发展的元件之一。

BZN系陶瓷是以Bi₂O₃-ZnO-Nb₂O₅三元系统为基础的陶瓷介质，其具有烧结温度低、高频温度系数稳定、介电常数高、介电损耗小等优点，并且其不与Ag内电极浆料起反应，可采用低钯含量的银钯浆料作为内电极，应用于多层片式陶瓷电容器(MLCC)的制备，并大大降低多层器件的成本。

Yong et al.研究表明，随组分变化，BZN体系陶瓷存在两个具有不同介电性能的主要结构：Bi_1.5ZnNb_1.5O₇(α-BZN)立方焦绿石和Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇(β-BZN)单斜钛锆钍结构。立方焦绿石Bi_1.5ZnNb_1.5O₇的空间群为Fd3m，1MHz时的ε_r≈150，tanδ≤4×10^-4，TCC≈-400×10^-6/℃。Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇的空间群为C2/c，1MHz时的ε_r≈80，tanδ≤2×10^-4，TCC≈170×10^-6/℃。其中，Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇(β-BZN)具有更低的烧结温度，一般低于950℃，可满足低温共烧陶瓷系统(LTCC)技术的要求。

相对于Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇而言，Bi₂Mg_2/3Nb_4/3O₇介电常数较高，1MHz时的ε_r≈200，电容量温度系数为负值，TCC≈-300×10^-6/℃。这一现象表明，Mg²⁺取代Zn²⁺可以在一定程度上调节体系的介电常数，改善体系的温度稳定性。因此，以Mg²⁺取代Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇中的Zn²⁺有望获得具有较高介电常数的NP0型低温烧结陶瓷电容器介质材料。

目前，研究此类材料结构与性能时，主要采用传统的固相反应合成方法。这种方法容易引入杂质，很难保证各成分的均匀性与纯度，得到的粉体活性较差，制成的陶瓷体烧结温度较高。与传统固相法相比，湿化学法具有可以在原子与分子水平控制化学反应的特点，可以制备高纯度、化学配比精确控制、成分分布均匀、颗粒尺寸与形貌可控的纳米粉体。此外，此类方法制得的粉体烧成温度低，可大大降低生产成本、方便新材料的试制。

发明内容

本发明的目的，是克服传统固相法制备陶瓷电容器介质材料的缺点和不足，提供一种具有高介电常数的NP0型低温烧结陶瓷电容器介质材料及制备方法。

本发明通过如下技术方案予以实现。