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高温稳定型MLCC陶瓷的制备与研究

王力  
【摘要】: 多层陶瓷电容器(MLCC)由于具有结构紧凑、体积小、比容高、介电损耗低、价格低廉等诸多优点,被广泛应用于各类电子设备。随着地下勘探、航空航天和军用移动通讯等设备的使用环境越来越恶劣,例如,用来探寻油气储量的电子设备,可能需要承受超过200℃的温度,这就要求再次扩大多层陶瓷电容器能正常工作的温度范围,因此,研究高温MLCC材料是目前多层陶瓷电容器发展的一个重要方向。 目前,BaTiO3(BT)以其极高的介电常数成为了MLCC的主要原料,但其居里温度过低的弱点限制着它的发展。和BaTiO3一样有着钙钛矿结构的钛酸铋钠(BNT)受到了人们的关注,但难以极化的特性却使得它无法批量化生产,而BNT与BT的复合材料(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3(BNBT)兼有两者的优点,有望成为高温可靠型MLCC产品的新材料。 本论文针对这些材料的特点,分别以BNBT-Ca(BNBCT),BNBT-La-Nb与(Bi0.5Na0.5)1-xCaxTiO3-Mn(BNCT-Mn)为基料,深入分析掺杂改性和工艺条件对陶瓷介电性能的影响。主要内容如下: 1.对BNBCT体系进行了三种助烧剂(硼硅酸盐、CuV2O6、CuBi2O4)掺杂,将陶瓷烧结温度降低到了1120℃,将并对降烧后的基料进行稀土掺杂研究,最终在烧结温度1120℃下获得了-55℃~ 250℃的宽温范围内,满足X9R标准的高温可靠型MLCC; 2.研制了BNBT-La-Nb和BNCT-Mn陶瓷材料,分别研究了主要成分和CaCO3掺杂对体系的影响,并研究了Fe2O3掺杂对BNCT-Mn烧结机制和介电性能的影响; 3.研究了工艺对陶瓷材料介电性能的影响。实验表明球磨时间越长,材料的损耗越小;相较于La离子的内掺杂,外掺杂的BNBT-La-Nb体系的容温特性得到了更大的改善。


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