本發明屬于電子信息技術領域，具體涉及一種x7r型batio3基電容器陶瓷材料及其制備方法。

背景技術：

隨著信息技術的迅猛發展，整機產業制備如以平板顯示、手機以及汽車等為代表的新型電子產品的不斷涌現，使其對電容器的性能要求更加嚴格。片式多層陶瓷電容器(multilayerceramiccapacitor，mlcc)具有體積小、比容量大、抗濕性好、等效串聯電阻小、高可靠和耐高溫等優點，從而成為目前使用量最大、發展速度最快的片式元器件之一。x7r型mlcc是指電容器在測試頻率1khz、測試電壓1v下，滿足-55～125℃區間內容溫變化率≤15％，介電損耗≤2.0％。主要分為三大類：(a)鉛系弛豫類鐵電材料；(b)batio3系材料；(c)鉛系和batio3系復合材料。由于鉛存在嚴重的環境污染問題，使得batio3基電容器陶瓷材料受到了廣泛的關注并具有廣闊的應用前景。

batio3在室溫下具有較低的介電常數，主要通過添加nb、ta、co、zn、sm、mn、mg、dy、yb等元素來改性batio3基陶瓷材料，其燒結溫度一般較高(＞1300℃)。為了降低燒結溫度，通常用低溫玻璃、二氧化硅和氧化硼等作為燒結助劑，其中低溫玻璃的制備工藝復雜且周期較長，而且會造成材料的介電損耗變大。目前x7r型mlcc材料的制備方法存在制備工藝復雜、介電常數較低和損耗偏大的問題。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種x7r型batio3基電容器陶瓷材料，在-55℃～125℃范圍內滿足容溫變化率≤15％，具有較高的介電常數、低的介電損耗且環境友好、燒結范圍寬、性能重復性好，本發明還提供其制備方法，工藝簡單，成本低，易于工業化生產。

本發明所述的x7r型batio3基電容器陶瓷材料，包括以下質量份數的原料：

本發明所述的x7r型batio3基電容器陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將batio3粉體、cazro3粉體與ta2o5、nb2o5、mnco3、mgo混合，與去離子水混合球磨后烘干，得到陶瓷粉末；

(2)在陶瓷粉末中加入粘結劑，造粒、過篩、壓片、排膠，隨后燒結、保溫，得到陶瓷樣品，拋光后制得x7r型batio3基電容器陶瓷材料。

其中：

batio3粉體的制備方法為：將baco3和tio2按照batio3的化學計量比1:1配料，與去離子水混合球磨后烘干，然后升溫至1100～1150℃煅燒3～5小時，隨爐冷卻，制得batio3粉體。batio3粉體的制備方法中的升溫速率為2～5℃/分鐘。

cazro3粉體的制備方法為：將caco3和zro2按照cazro3的化學計量比1:1配料，與去離子水混合球磨后烘干，然后升溫至1400～1450℃煅燒3～5小時，隨爐冷卻，制得cazro3粉體。cazro3粉體的制備方法中的升溫速率為2～5℃/分鐘。

通過采用上述方法制備的batio3粉體、cazro3粉體，在高溫段的溫度穩定性更好。

球磨時間為4～12小時。

粘結劑添加質量為陶瓷粉末的4％～7％。

粘結劑為pva粘結劑，濃度為3～5wt％。

步驟(2)中過篩后的粒徑≤150μm。

步驟(2)中的燒結為升溫至1200～1280℃燒結；保溫為保溫2～4小時。

步驟(2)中的排膠溫度為600～700℃，升溫速率為1～2℃/分鐘，保溫時間2小時。

制備得到的x7r型batio3基電容器陶瓷材料可以制備銀電極，用小毛刷在陶瓷的上下表面涂銀漿，在烘箱中100℃下烘干，最后在馬弗爐中500℃燒結30分鐘，制得產品。

綜上所述，本發明具有以下優點：

(1)通過同時添加ta2o5和nb2o5改善陶瓷材料的容溫變化率，同時增寬了燒結溫度范圍(1200～1280℃)。

(2)通過添加cazro3和mgo提高陶瓷材料125℃處的介電常數，并降低高溫端介電損耗。

(3)本發明所述的x7r型batio3基電容器陶瓷材料介電損耗低，室溫下介電損耗為0.0085～0.0110。

(4)本發明所述的材料體系不含鉛，屬于環境友好型，具有良好的應用前景；且制備方法工藝簡單、可控，便于工業化生產。

(5)本發明所述的材料在-55℃～125℃范圍內滿足容溫變化率≤15％，具有較高的介電常數、低的介電損耗且環境友好、燒結范圍寬、性能重復性好。

(6)本發明還提供其制備方法，配方簡單可調、燒結范圍寬、性能重復性好、工藝簡單、成本低、易于工業化生產。

附圖說明

圖1是實施例1制備的x7r型batio3基電容器陶瓷材料的xrd圖譜；

圖2是實施例1制備的x7r型batio3基電容器陶瓷材料的sem圖譜；

圖3是實施例1制備的x7r型batio3基電容器陶瓷材料在1khz時的介電常數和介電損耗隨溫度的變化圖譜；

圖4是實施例1制備的x7r型batio3基電容器陶瓷材料在1khz時的容溫變化率(以25℃為基準)隨溫度的變化圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

(1)將baco3和tio2按照batio3的化學計量比1:1配料，與去離子水混合球磨6小時后烘干，然后升溫至1100℃煅燒4小時，隨爐冷卻，制得batio3粉體；

(2)將caco3和zro2按照cazro3的化學計量比1:1配料，與去離子水混合球磨6小時后烘干，然后升溫至1420℃煅燒4小時，隨爐冷卻，制得cazro3粉體；

(3)將batio3、cazro3、ta2o5、nb2o5、mnco3、mgo按質量比96：2：0.7：1：0.2：0.3配料，與去離子水混合球磨4小時后烘干，得到陶瓷粉末。

(4)將步驟(3)得到的陶瓷粉末外加質量比5％的pva粘結劑，造粒、過篩、壓片，制得直徑為12mm、厚度1mm～1.5mm的陶瓷胚體。陶瓷胚體在600℃下保溫2小時排膠，隨后升溫至1240℃燒結，保溫3小時，拋光后得到x7r型batio3基電容器陶瓷材料。

將實施例1制備的x7r型batio3基電容器陶瓷材料樣品拋光后進行xrd測試，xrd圖譜如圖1所示，分析表明：其結構為完整的立方鈣鈦礦結構，沒有發現雜峰。

將實施例1制備的x7r型batio3基電容器陶瓷材料樣品熱處理后進行sem測試，sem圖譜如圖2所示，分析表明：陶瓷材料的微觀結構致密度較好，晶粒尺寸較小，約為300nm。

將實施例1制備的x7r型batio3基電容器陶瓷材料樣品拋光制備銀電極后測試其介電性能，得到其1khz下介電常數和介電損耗隨溫度的變化圖譜(圖3)和容溫變化率(以25℃為基準)隨溫度的變化圖(圖4)，圖4中虛線內為容溫變化率不超過±15％的范圍。由圖3和圖4可以得到：本發明的陶瓷材料在-55～125℃的溫度范圍內具有優良的溫度穩定性(δc/c25℃<11％)，符合x7r型多層陶瓷電容器材料的要求；在-55～125℃溫度范圍內的介電損耗較低，其中25℃的介電常數和介電損耗分別為3039和0.0089。

實施例2

(1)將baco3和tio2按照batio3的化學計量比1:1配料，與去離子水混合球磨6小時后烘干，然后升溫至1125℃煅燒4小時，隨爐冷卻，制得batio3粉體；

(2)將caco3和zro2按照cazro3的化學計量比1:1配料，與去離子水混合球磨6小時后烘干，然后升溫至1400℃煅燒4小時，隨爐冷卻，制得cazro3粉體；

(3)將batio3、cazro3、ta2o5、nb2o5、mnco3、mgo按質量比95：3：0.6：1：0.1：0.2配料，與去離子水混合球磨8小時后烘干，得到陶瓷粉末。

(4)將步驟(3)得到的陶瓷粉末外加質量比3％的pva粘結劑，造粒、過篩、壓片，制得直徑為12mm、厚度1mm～1.5mm的陶瓷胚體。陶瓷胚體在650℃下保溫2小時排膠，隨后升溫至1220℃燒結，保溫4小時，得到x7r型batio3基電容器陶瓷材料。

實施例3

(1)將baco3和tio2按照batio3的化學計量比1:1配料，與去離子水混合球磨6小時后烘干，然后升溫至1150℃煅燒4小時，隨爐冷卻，制得batio3粉體；

(2)將caco3和zro2按照cazro3的化學計量比1:1配料，與去離子水混合球磨6小時后烘干，然后升溫至1450℃煅燒4小時，隨爐冷卻，制得cazro3粉體；

(3)將batio3、cazro3、ta2o5、nb2o5、mnco3、mgo按質量比96：1.5：0.8：1.2：0.3：0.5配料，與去離子水混合球磨12小時后烘干，得到陶瓷粉末。

(4)將步驟(3)得到的陶瓷粉末外加質量比4％的pva粘結劑，造粒、過篩、壓片，制得直徑為12mm、厚度1mm～1.5mm的陶瓷胚體。陶瓷胚體在600℃下保溫2小時排膠，隨后升溫至1260℃燒結，保溫2小時，得到x7r型batio3基電容器陶瓷材料。

對實施例2和實施例3制備的x7r型batio3基電容器陶瓷材料在25℃和1khz條件下進行介電性能測試，結果如表1所示。

表1