[发明专利]一种高容量陶瓷介电材料、陶瓷电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高容量陶瓷介电材料、陶瓷电容器及其制备方法，属于材料技术领域；本发明的高容量陶瓷介电材料括以下组分：钛酸钡、烧结助剂、抗还原剂和稀土元素的氧化物，以所述高容量陶瓷介电材料总摩尔计，钛酸钡的摩尔百分数为91.0‑95.0％；所述烧结助剂包括Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、SiOsubgt;2/subgt;和MgO，所述稀土元素的氧化物包括Scsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、Eusubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、Hosubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;和Tmsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;，得到的陶瓷介电材料具有高容量、高介电常数、高电阻率和优异的抗老化特性；本发明的陶瓷电容器是以陶瓷介电材料为原料烧结而成，得到的陶瓷电容器符合X6T标准；同时本发明提供的高容量陶瓷介电材料和陶瓷电容器的制备方法简单、操作简便，不含有毒有害物质，制备得到的陶瓷电容器致密度高、晶粒小、缺陷少，适合实际生产应用。

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种高容量陶瓷介电材料、陶瓷电容器及其制备方法。

背景技术

多层陶瓷电容器(MLCC)广泛用于通讯设备、汽车电子、产业机器、医疗机器等领域的通信基础设备电路中；由于终端配置功能的增多，使电池容量变大，所以对大容量电池进行稳定快速的充电，需要配置大容量、高品质的MLCC；部分电子回路通过使用大容量规格以减少MLCC的数量，因此对大容量有着较高要求；近年来随着汽车电子化、电动车的发展，车规MLCC需求大涨。车用MLCC由于没有对尺寸上午过多限制，型号范围很广，但其可靠性要求变得极为重要，对温度、环境要求严苛，对MLCC寿命及可靠性提出了更高要求。这也是各大厂商的另一重要发展方向。因此，未来MLCC的高可靠度要求也将会不断提升。

开发高容量的MLCC，即在一定体积内提升电容量，需要合成高四方性的钛酸钡超细粉体、减小电介质层厚度、增加MLCC内部的叠层数；电介质层更薄，其耐击穿性会发生大幅度的下降。并且膜厚均匀度难以控制，也将导致耐电压或可靠性下降的问题；为了兼顾高介电常数和高击穿强度，需要同时提升介电材料的介电常数和电阻率，需要精细控制掺杂元素的使用种类和添加量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有高电容率、高介电常数和高电阻率的一种高容量陶瓷介电材料、陶瓷电容器及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高容量陶瓷介电材料，所述高容量陶瓷介电材料包括以下组分：钛酸钡、烧结助剂、抗还原剂和稀土元素的氧化物，以所述高容量陶瓷介电材料总摩尔计，钛酸钡的摩尔百分数为91.0-95.0％；所述烧结助剂包括Al₂O₃、SiO₂和MgO，所述稀土元素的氧化物包括Sc₂O₃、Eu₂O₃、Ho₂O₃和Tm₂O₃。

本发明提供的高容量陶瓷介电材料选择稀土元素的氧化物做掺杂剂，对钛酸钡进行改性，并添加烧结助剂和抗还原剂来细化颗粒，从而制备得到高电容、高电阻率和高介电常数的陶瓷介电材料；本发明选用Sc、Eu、Ho和Tm的氧化物形式作为主体材料钛酸钡的掺杂元素，一方面能够提供高四方性的陶瓷介电材料粉体，从而使得制备得到的产品具有高容量特性和高电阻率特性，另一方面，选用的四种稀土元素的氧化物形成作为掺杂元素能够给产品带来优异的抗老化性；同时，加入的烧结助剂Al₂O₃、SiO₂和MgO能够很好的配合细化钛酸钡粉体并且能够在后续烧结的过程中以液体的形式包裹形成的晶体，避免晶体的过分长大，进而保证材料的致密性，提升产品的容量和介电常数；并且本发明选择钛酸钡作为高容量陶瓷介电材料的钡系主体原料，能够降低工艺复杂程度、节约成本。