高穩(wěn)定?寬溫單片(或獨(dú)石)電容器用介質(zhì)陶瓷材料

摘要：利用介質(zhì)陶瓷材料制造的高穩(wěn)定、寬溫單片(或獨(dú)石)電容器，廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事及民用通信及電子設(shè)備中。在對(duì)介質(zhì)陶瓷材料組分理論、控制溫度工藝研究，以及BaTiO3-MgO3-Nb2O5系材料組分重組的分析的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)研磨工藝，控制煅燒溫度等方法，研制出了工作溫度范圍寬、低損耗、介電常數(shù)ε可通過調(diào)整、性能穩(wěn)定性電容器介質(zhì)陶瓷材料。
關(guān)鍵詞：無鉛介質(zhì)陶瓷材料；煅燒溫度；高穩(wěn)定性；介電常數(shù)ε

無鉛(環(huán)保強(qiáng)制性要求，歐盟Rohs指令、WEEE指令)BaTiO3-MgO-Nb2O5系介質(zhì)陶瓷材料，基本組成為82～95％摩爾比的碳酸鋇，MgO和Nb2O5按比例1：1，燒成溫度在1 300～1 400℃制作出市場(chǎng)急需的單片(或獨(dú)石電容器)。所得電容器產(chǎn)品環(huán)保·較低損耗值·相對(duì)低的溫度系數(shù)，介電常數(shù)系列化(如：300；500；1000；1500)。

1 需求背景
電子領(lǐng)域?qū)μ沾呻娙萜鞯男枨笤絹碓綇V泛，要求更是越來越高。目前市場(chǎng)急需一種介質(zhì)陶瓷材料來制作高穩(wěn)定，很寬溫度范圍的單片電容器(或獨(dú)石電容器)。該材料至少滿足下列條件：1)無“鉛”以符合歐盟ROHS·WEEE等強(qiáng)制性要求：2)無“鉍”以避免高溫下與內(nèi)電極漿料中的“鈀”發(fā)生反應(yīng)降低產(chǎn)品性能穩(wěn)定性；3)低損耗tgδ≤100x10-4(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)≤250x10-4)；4)溫度特性△C／C≤±15；5)工作溫度范圍-55～145℃，一般材料制作的電容器工作溫度范圍為-25～+85℃。
要滿足上面的性能要求，必須擯棄傳統(tǒng)的有鉛系統(tǒng)(Ti—Sr—Pb—Bi)和無鉛系統(tǒng)(Ba—Ca—Zr—Su)兩種體系模式，另辟蹊徑，同時(shí)滿足其他性能參數(shù)。該類電容器除了能滿足高端的工業(yè)用途之外，勢(shì)必?cái)U(kuò)展到對(duì)材料穩(wěn)定性和工作溫度范圍有較高要求的軍事領(lǐng)域。本介質(zhì)陶瓷材料在華星公司內(nèi)部已進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段。

2 試驗(yàn)與結(jié)果
2．1 材料體系
本材料體系來源于對(duì)于復(fù)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鈦-鋇-鎂-鈮-鉭系列陶瓷材料體系的極端應(yīng)用。在該體系陶瓷中，由于鈮和鉭具有相近的離子半徑。所以在各種鈮原子取代量之下該體系陶瓷都能形成良好的固溶體且都能維持有序化結(jié)構(gòu)。當(dāng)“鈮”完全取代“鉭”時(shí)，該體系BaTiO3-MgO3-Nb2O5就出現(xiàn)了很簡(jiǎn)潔且非常有用的結(jié)果。圖1所示為該三元體系組份構(gòu)成示意圖。

2．2 工藝方法
將BaTiO3(或BaCO3，TiO2)，MgO(或MgCO3)，Nb2O5按比例配料，混料，細(xì)磨(D50≤2U)烘干，1 100～1 150℃之間空氣中煅燒制備燒塊，再行破碎，精細(xì)磨至D50≤1．5 M，按5Wt％加入PVA溶液(5％濃度)噴霧造粒，按100～1 000 kg／cm2。壓力成型至φ12．7×1 mm，空氣中燒成，1 350*50℃，2．5 h，再將陶瓷基片雙面涂滿銀電極(銀漿含銀量>60％)850 ℃下燒銀半小時(shí)待測(cè)。