多层陶瓷电容器瓷料掺杂工艺研究
发布时间：2021-07-22 04:33
随着电子产品的产量猛增,电容器也得到快速发展。贴片式多层陶瓷电容器MLCC是陶瓷电容器的一种,该品种电容器具有尺寸小、电容量范围宽、品种齐全、性能优越等多种优点,得到了广泛的应用。多层陶瓷电容器性能主要来自于瓷料的性能,因此有必要对多层陶瓷电容器瓷料机理及掺杂工艺进行研究,为制备出高精度、高可靠的陶瓷电容器打下基础。本文对首先多层陶瓷电容器瓷料的国内外研究现状及问题等进行了概述,这是本项目研究的必要性的原因。然后通过对BX、X7R多层陶瓷电容器瓷料产品机理的介绍,对瓷料掺杂工艺进行设计。掺杂工艺贯穿于瓷料生产的整个过程,可分为两大部分,一是配方体系,包括主晶相及掺杂物的选择,掺杂物的细化及混合处理,纳米化掺杂物以及纳米复合材料掺杂。二是生产工艺,主要是完成关键工序磨料工序工艺优化实验,以确定工艺参数。本项目选取了BX、X7R多层陶瓷电容器（MLCC）瓷料中的BX-212、BX-262、X7R-302三种产品来进行掺杂工艺研究。BX、X7R多层陶瓷电容器瓷料掺杂工艺研究包含四大技术难关,分别是“壳—芯”结构稳定技术,掺杂改性技术,解决偏压特性技术,纳米复合材料制备技术。同时解决工艺优化问...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电介质极化存储电荷机理
电子科技大学硕士学位论文102.2主晶相BaTiO3宏观高介低损耗电性能机理图2-2BaTiO3陶瓷材料的介电常数和介质损耗与测试频率的关系BX、X7R多层陶瓷电容器瓷料选用BaTiO3固溶体作为主晶相，是因为BaTiO3为典型的钙钛矿结构，由Ba2+离子与O2-离子一起进行密堆积，Ti4+处于氧八面体之间，如图2-3[28]所示。图2-3BaTiO3主晶相立方单晶胞结构图由于Ti-O间距较大（2.005A），故氧八面体间隙也比较大，Ti4+离子能在氧八面体中震动。当T>120℃时，BaTiO3固溶体晶胞边长能达到大于O2-与Ti4+直径之和。这表明，氧八面体的球形内切半径大于Ti4+半径。故处于氧八面体孔隙中的Ti4+偏离或靠近周围6个O2-几率相等，即对八面体中心位置的平均偏离率为零，对称性高，微观晶相结构成立方相，电性能表现为顺电相。随着温度的降低，Ti4+的热运动也会随之变弱。当5℃<T<120℃时，Ti4+振动中心则向周围的6个O2-之一靠近，即Ti4+沿C轴方向产生了没有外加电场情况下的自发离子位移极化。BaTiO3晶格成偶极矩，氧八面体三组方向相互传递，耦合，形成自发极化电畴，以上原因使得BaTiO3具有较高的介电常数，可以达到15000~17000。综上所述，BaTiO3这种材料虽然具有较高的介电常数，但其晶型结构会随着环境温度的变化而产生较大变化。（如图2-4所示）：
电子科技大学硕士学位论文102.2主晶相BaTiO3宏观高介低损耗电性能机理图2-2BaTiO3陶瓷材料的介电常数和介质损耗与测试频率的关系BX、X7R多层陶瓷电容器瓷料选用BaTiO3固溶体作为主晶相，是因为BaTiO3为典型的钙钛矿结构，由Ba2+离子与O2-离子一起进行密堆积，Ti4+处于氧八面体之间，如图2-3[28]所示。图2-3BaTiO3主晶相立方单晶胞结构图由于Ti-O间距较大（2.005A），故氧八面体间隙也比较大，Ti4+离子能在氧八面体中震动。当T>120℃时，BaTiO3固溶体晶胞边长能达到大于O2-与Ti4+直径之和。这表明，氧八面体的球形内切半径大于Ti4+半径。故处于氧八面体孔隙中的Ti4+偏离或靠近周围6个O2-几率相等，即对八面体中心位置的平均偏离率为零，对称性高，微观晶相结构成立方相，电性能表现为顺电相。随着温度的降低，Ti4+的热运动也会随之变弱。当5℃<T<120℃时，Ti4+振动中心则向周围的6个O2-之一靠近，即Ti4+沿C轴方向产生了没有外加电场情况下的自发离子位移极化。BaTiO3晶格成偶极矩，氧八面体三组方向相互传递，耦合，形成自发极化电畴，以上原因使得BaTiO3具有较高的介电常数，可以达到15000~17000。综上所述，BaTiO3这种材料虽然具有较高的介电常数，但其晶型结构会随着环境温度的变化而产生较大变化。（如图2-4所示）：
【参考文献】：
期刊论文
[1]几种电子陶瓷材料的研究进展与应用前景[J]. 张效华,辛凤,胡跃辉,杨丰,陈义川. 陶瓷学报. 2013(02)
[2]溶胶—凝胶法制备MnNiFeO系热敏电阻陶瓷粉体[J]. 徐楠,林金辉,程三信,邓苗. 中国非金属矿工业导刊. 2013(01)
[3]MLCC技术跨越片式化与国际化新高度[J]. 杜义辉. 中国电子商情(基础电子). 2008(06)
[4]电子陶瓷材料的发展现状与趋势[J]. 祝成波,刘维平. 佛山陶瓷. 2006(01)
[5]掺杂物对瓷介电容瓷料性能的影响[J]. 谢冰,章少华,吴宇梅. 绝缘材料. 2005(03)
[6]电子陶瓷材料发展现状、展望与思考[J]. 范福康,吴红忠. 电子元件与材料. 2005(02)
[7]Ba2Ti9O20陶瓷的低温烧结及其在MLCC中的应用[J]. 陈爱东,刘玉红. 电子元件与材料. 2004(07)
[8]通信和信息技术用电子陶瓷材料的研究进展[J]. 张道礼,赵岚,徐建梅,周东祥. 压电与声光. 2004(03)
博士论文
[1]硼硅玻璃及透明玻璃陶瓷的CeO2/TiO2掺杂与辐照效应[D]. 王振林.西北工业大学 2016
[2]中温烧结BaTiO3基热稳定陶瓷铁电机理与中试生产研究[D]. 高顺起.天津大学 2012
[3]高性能压电变压器用多元系陶瓷的制备和性能研究[D]. 侯育冬.西北工业大学 2002
硕士论文
[1]敏感陶瓷溅射金属化机制及产业化研究[D]. 王文婷.浙江大学 2014
[2]钛酸锶钡钙基铁电陶瓷的介电性能研究[D]. 郑晓斌.天津大学 2011
[3]低温烧结宽温稳定性MLCC介质材料研究[D]. 佘广益.电子科技大学 2010
[4]Bi1.5ZnNb1.5O7陶瓷的合成与制备[D]. 汪潇.河南科技大学 2008
[5]钡钛钕系陶瓷材料及氧化铋掺杂改性的研究[D]. 张哲.天津大学 2007
本文编号：3296443
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电介质极化存储电荷机理
电子科技大学硕士学位论文102.2主晶相BaTiO3宏观高介低损耗电性能机理图2-2BaTiO3陶瓷材料的介电常数和介质损耗与测试频率的关系BX、X7R多层陶瓷电容器瓷料选用BaTiO3固溶体作为主晶相，是因为BaTiO3为典型的钙钛矿结构，由Ba2+离子与O2-离子一起进行密堆积，Ti4+处于氧八面体之间，如图2-3[28]所示。图2-3BaTiO3主晶相立方单晶胞结构图由于Ti-O间距较大（2.005A），故氧八面体间隙也比较大，Ti4+离子能在氧八面体中震动。当T>120℃时，BaTiO3固溶体晶胞边长能达到大于O2-与Ti4+直径之和。这表明，氧八面体的球形内切半径大于Ti4+半径。故处于氧八面体孔隙中的Ti4+偏离或靠近周围6个O2-几率相等，即对八面体中心位置的平均偏离率为零，对称性高，微观晶相结构成立方相，电性能表现为顺电相。随着温度的降低，Ti4+的热运动也会随之变弱。当5℃<T<120℃时，Ti4+振动中心则向周围的6个O2-之一靠近，即Ti4+沿C轴方向产生了没有外加电场情况下的自发离子位移极化。BaTiO3晶格成偶极矩，氧八面体三组方向相互传递，耦合，形成自发极化电畴，以上原因使得BaTiO3具有较高的介电常数，可以达到15000~17000。综上所述，BaTiO3这种材料虽然具有较高的介电常数，但其晶型结构会随着环境温度的变化而产生较大变化。（如图2-4所示）：
电子科技大学硕士学位论文102.2主晶相BaTiO3宏观高介低损耗电性能机理图2-2BaTiO3陶瓷材料的介电常数和介质损耗与测试频率的关系BX、X7R多层陶瓷电容器瓷料选用BaTiO3固溶体作为主晶相，是因为BaTiO3为典型的钙钛矿结构，由Ba2+离子与O2-离子一起进行密堆积，Ti4+处于氧八面体之间，如图2-3[28]所示。图2-3BaTiO3主晶相立方单晶胞结构图由于Ti-O间距较大（2.005A），故氧八面体间隙也比较大，Ti4+离子能在氧八面体中震动。当T>120℃时，BaTiO3固溶体晶胞边长能达到大于O2-与Ti4+直径之和。这表明，氧八面体的球形内切半径大于Ti4+半径。故处于氧八面体孔隙中的Ti4+偏离或靠近周围6个O2-几率相等，即对八面体中心位置的平均偏离率为零，对称性高，微观晶相结构成立方相，电性能表现为顺电相。随着温度的降低，Ti4+的热运动也会随之变弱。当5℃<T<120℃时，Ti4+振动中心则向周围的6个O2-之一靠近，即Ti4+沿C轴方向产生了没有外加电场情况下的自发离子位移极化。BaTiO3晶格成偶极矩，氧八面体三组方向相互传递，耦合，形成自发极化电畴，以上原因使得BaTiO3具有较高的介电常数，可以达到15000~17000。综上所述，BaTiO3这种材料虽然具有较高的介电常数，但其晶型结构会随着环境温度的变化而产生较大变化。（如图2-4所示）：
【参考文献】：
期刊论文
[1]几种电子陶瓷材料的研究进展与应用前景[J]. 张效华,辛凤,胡跃辉,杨丰,陈义川. 陶瓷学报. 2013(02)
[2]溶胶—凝胶法制备MnNiFeO系热敏电阻陶瓷粉体[J]. 徐楠,林金辉,程三信,邓苗. 中国非金属矿工业导刊. 2013(01)
[3]MLCC技术跨越片式化与国际化新高度[J]. 杜义辉. 中国电子商情(基础电子). 2008(06)
[4]电子陶瓷材料的发展现状与趋势[J]. 祝成波,刘维平. 佛山陶瓷. 2006(01)
[5]掺杂物对瓷介电容瓷料性能的影响[J]. 谢冰,章少华,吴宇梅. 绝缘材料. 2005(03)
[6]电子陶瓷材料发展现状、展望与思考[J]. 范福康,吴红忠. 电子元件与材料. 2005(02)
[7]Ba2Ti9O20陶瓷的低温烧结及其在MLCC中的应用[J]. 陈爱东,刘玉红. 电子元件与材料. 2004(07)
[8]通信和信息技术用电子陶瓷材料的研究进展[J]. 张道礼,赵岚,徐建梅,周东祥. 压电与声光. 2004(03)
博士论文
[1]硼硅玻璃及透明玻璃陶瓷的CeO2/TiO2掺杂与辐照效应[D]. 王振林.西北工业大学 2016
[2]中温烧结BaTiO3基热稳定陶瓷铁电机理与中试生产研究[D]. 高顺起.天津大学 2012
[3]高性能压电变压器用多元系陶瓷的制备和性能研究[D]. 侯育冬.西北工业大学 2002
硕士论文
[1]敏感陶瓷溅射金属化机制及产业化研究[D]. 王文婷.浙江大学 2014
[2]钛酸锶钡钙基铁电陶瓷的介电性能研究[D]. 郑晓斌.天津大学 2011
[3]低温烧结宽温稳定性MLCC介质材料研究[D]. 佘广益.电子科技大学 2010
[4]Bi1.5ZnNb1.5O7陶瓷的合成与制备[D]. 汪潇.河南科技大学 2008
[5]钡钛钕系陶瓷材料及氧化铋掺杂改性的研究[D]. 张哲.天津大学 2007
本文编号：3296443
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