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降低X7R陶瓷电容器烧结温度的研究

杨逢春  
【摘要】: 多层陶瓷电容器(MLCC)是在表面组装电路中使用的最重要的电子元件之一。其在空气中烧结时,使用的内电极是昂贵的贵金属Pd或Ag/Pd合金。Pd比Ag昂贵很多,为了降低MLCC的生产成本,必须想办法减少内电极中Pd的质量比。而MLCC的烧结温度决定了内电极里Pd的质量比,更低的烧结温度意味着成本的降低。本论文以降低X7R陶瓷电容器的烧结温度为目的,在深入分析BaTiO_3陶瓷的改性机理的基础上,进行了研究。本论文研究的主要成果和结论如下: 研究了金属Zn掺杂对BT陶瓷的性能影响,发现BT陶瓷可以在980℃时烧熟,这主要是由于金属Zn的软化温度和熔点较低,可以起到助烧的作用。BT陶瓷的介电常数迅速增大,但容温性能变的很差。这可由渗透理论以及定比例法则来解释,当掺杂量低于掺杂阈值时,介电常数会随着掺杂量的增加而增大。 研究了CuO掺杂对BT陶瓷的性能影响,BT陶瓷可以在950℃时烧熟,介电常数没有显著变化,并且容温性能没有被严重恶化。CuO起降烧的作用,主要是由于其较低的熔化温度,可以很好的起到液相助烧的作用。 通过调整配方中各组分(MnCO_3,CBS助烧剂,ZnO)的含量,得到了具有更高介电常数的配方(ε=2878,TCC_(125℃)=-3.4)。本论文采用的方法主要是减少或者去掉配方中的某些组分,提高介电常数,研究了各组分(MnCO_3,CBS助烧剂,ZnO)在整个材料中起的作用,得到了更合理的配方:去掉MnCO_3,ZnO掺杂量保持不变,次助烧剂改为掺杂0.3wt%的CS(5:5)。 通过调整烧结工艺,获得满足工业生产需要的X7R陶瓷材料。在实验中,发现烧结时间对BT陶瓷性能的影响很大,这是由于烧结速率的改变,直接影响了BT陶瓷晶粒的生长。利用这一点,调节介电常数与容温性能两者的关系,从而获得两项性能都可满足的BT陶瓷。最终确定了2小时15分钟到2小时20分钟为最终配方的烧结工艺的第2阶段最佳烧结时间。各项性能满足X7R的工业生产对BT陶瓷各项性能的要求,即:ε≥2700,ρ≥10~(11)Ω·cm,tgδ≤1.0%,△C/C_(25℃)(-55℃-+125℃)≤±15%


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