多层陶瓷电容器研究现状和发展展望

片式多层陶瓷电容器是新型片式元器件门类的主要品种之一。介绍了多层陶瓷电容器国内外研究现状和发展状况,重点介绍了镍内电极多层陶瓷电容器、高容量多层陶瓷电容器和高压多层陶瓷电容器,同时指出我国多层陶瓷电容器行业存在的问题和发展方向。

贱金属内电极多层陶瓷电容器研发进展

经过30多年的发展,贱金属内电极多层陶瓷电容器(BME-MLCCs)已经成为多层陶瓷电容器的主流产品。简要论述国内外对贱金属内电极多层陶瓷电容器研发状况和研究方向,重点介绍镍内电极多层陶瓷电容器发展历程,并且指出我国BME-MLCCs行业存在的问题和发展方向。

贱金属内电极多层陶瓷电容器研发产业及现状

经过 30 多年的发展,贱金属内电极多层陶瓷电容器(B M E - M L C C s)已经成为多层陶瓷电容器的主流产品。由于采用镍铜内电极产品的材料成本低,市场竞争力强,已经成为国内外贱金属内电极多层陶瓷电容器产业研发的发展方向,我国国内的 B M E - M L C C s 行业还存在一些问题,如何加快B M E - M L C C s技术的发展,推动该项技术的国产化,研究具有我国自主知识产权的陶瓷介质材料和贱金属内电极浆料系统,立足国际B M E - M L C C s 现有的高起点,尽快赶上和超过国际先进水平,为我国信息产业生产出更多更好的B M E - M L C C s 已迫在眉睫。

二氧化铈掺杂锆钛酸钡陶瓷性能和结构的研究

采用传统电容器陶瓷制备工艺,研究了CeO2加入量对Ba(Zr,Ti)O3(BTZ)基电容器陶瓷性能的影响,得到了CeO2影响其性能的规律 ,当w(CeO2)为1.0%时相对介电常数最大(7193),当w(CeO2)为0.5%时介质损耗最小(0.0351)。CeO2有降低居里温度及展宽介电常数-温度峰和减小介电常数温度变化率的作用。利用SEM研究了CeO2对BTZ基陶瓷微观结构的影响,探讨了影响性能的机制,结果表明:CeO2是通过与BTZ形成缺陷固溶体、移峰、偏析晶界及抑制晶粒生长等来影响瓷料性能和结构的。

Bi_4Ti_3O_(12)掺杂中温烧结(Ba,Sr)TiO_3基电容器陶瓷

研究了Bi4Ti3O12掺杂量(≥8％,质量分数)对(Ba,Sr)TiO3(Barium Strontium Titanate,BST)铁电电容器陶瓷介电性能的影响,得到不同Bi4Ti3O12掺杂量与BST陶瓷性能的关系,得到中温烧结(≤1150℃)、高压(≥6．99 MV／m)、低损耗(0．008)、符合X7R特性的多层陶瓷电容器瓷料。借助扫描电镜(SEM)研究了Bi4Ti3O12对BST陶瓷微观结构的影响,探讨了Bi4Ti3O12掺杂量对BST陶瓷性能和结构影响机理。结果表明:Bi4Ti3O12是通过与BST形成核-壳结构、形成玻璃相、偏析晶界及抑制晶粒生长、改善介温特性等来影响瓷料性能和结构的。这些结果为Bi4Ti3O12掺杂改性BST电容器陶瓷提供一定的依据。

多层陶瓷电容器用(Ba,Sr,Cd)TiO_3纳米粉体的制备

用溶胶-凝胶法,在乙醇溶液中以BaAc2、Sr(NO3)2、Cd(NO3)2、Ti(OC4H9)4,冰醋酸为原料制备了多层陶瓷电容器用(Ba0.7Sr0.25Cd0.05)TiO3(BSCT)纳米粉体。用热重-差示扫描量热法分析研究了由前驱体干凝胶形成纳米BSCT粉体的加热过程。用X射线衍射、比表面积测定等研究了加水量和热处理温度对BSCT纳米粉体的颗粒尺寸、物相组成和比表面积的影响。研究了凝胶温度对凝胶时间的影响。用扫描电镜和透射电镜观察了纳米BSCT粉体的形貌和颗粒尺寸。探讨了加水量、凝胶化温度和热处理温度对BSCT纳米粉体制备的影响机制。结果表明:随着加水量的增大,BSCT粉体的颗粒尺寸由大变小而后又变大,在0.015mol Ti(OC4H9)4中加水量为40mL时所制得的BSCT粉体的颗粒尺寸最小。随着凝胶化温度的升高,凝胶时间减少。随着热处理温度的升高,BSCT粉体的颗粒尺寸变大,比表面积减小,主晶相量增多,结晶度提高。BSCT纳米粉体制备的最佳工艺条件是:0.015mol Ti(OC4H9)4中加水量为40mL,pH值为3～4,凝胶化温度是65℃,热处理温度为950℃。所得到的BSCT粉体的主晶相为钙钛矿结构,其颗粒分散性好,颗粒尺寸为80nm左右,比表面积为13.64m2/g。

多层陶瓷电容器用的SrTiO_3纳米粉体制备

采用溶液–溶胶–凝胶法,从Sr(NO3)2–Ti(OC4H9)4–H2O–C2H5OH体系制备多层陶瓷电容器用的纳米SrTiO3粉体。用热重–差示扫描分析研究了由前驱体干凝胶形成纳米SrTiO3粉体的加热过程。用X射线衍射等方法研究了醋酸、水、温度对凝胶化、纳米SrTiO3粉体的粒径和比表面积的影响。用扫描电镜和透射电镜观察了纳米SrTiO3粉体的形貌和颗粒大小。所制备的SrTiO3粉体分散性好,粒径为40～50nm,比表面积为9～10m2/g。

热处理对(Ba,Cd)TiO_3纳米粉体制备的影响

从Ba（CH3COO）2-CA（NO3）2-Ti（OC4H9）-H2O-CH3COOH--CH3CH2OH体系，采用溶液．溶胶-凝胶法研究多层陶瓷电容器用（Ba1-xCAx）TiO3（x=0．05）（BCT）超细粉体的制备。利用热重差热分析仪（TG--DSC）研究BCT前驱体干凝胶加热过程中各阶段的反应历程。借助X射线衍射（XRD）、比表面积测定仪研究了热处理温度对BCT粉体的物相组成、晶粒尺寸、比表面积等的影响。得到晶相单一、颗粒尺寸在35-40nrn左右、比表面积为12．9m^2／g的BCT超细粉体。

超细(Ba,Sr,Cd)TiO_3基多层陶瓷电容器陶瓷的研究

采用溶液-溶胶-凝胶法制备(Ba0.70Sr0.25Cd0.05)TiO3纳米粉体,利用所得到的纳米粉体研究了(Ba0.70Sr0.25Cd0.05)TiO3基多层陶瓷电容器用超细陶瓷的制备.对比研究了超细电容器陶瓷和传统固相法电容器陶瓷的性能.采用扫描电镜分析了两种方法得到的陶瓷的显微结构.结果表明:采用纳米粉体制备的(Ba0.70Sr0.25Cd0.05)TiO3基电容器陶瓷具有晶粒尺寸约为1μm,其性能为:介电常数为1409.44,介质损耗为0.0175,陶瓷的密度是5.22g·cm-3,烧结温度为1300℃,大大降低了烧结温度,比传统固相法的陶瓷性能有较大的改善.

CeO2掺杂Ba(Zr,Ti)O3基电容器陶瓷的研究

采用传统电容器陶瓷制备工艺,研究了CeO2加入量对Ba(Zr,Ti)O3(BTZ)基电容器陶瓷性能的影响,得到了CeO2影响其性能的规律,即随着CeO2加入量的增加材料的介电常数开始增大随后减小,当w(CeO2)=1.0%时介电常数最大,而介质损耗开始增大然后减小随后增大;当w(CeO2)=0.5%时介质损耗最小.CeO2有降低居里温度及展宽介电常数-温度峰的作用,并且能使材料介电常数温度系数减小.得到了综合性能好的电容器陶瓷.探讨了CeO2加入量对BTZ基电容器陶瓷性能的影响机制,即CeO2是通过与BTZ形成缺陷固溶体、移峰、偏析晶界及抑制晶粒生长等来影响瓷料性能和结构的.