MLCC用钛锆酸钡基陶瓷材料的制备﹑结构及性能研究.ppt

;报告内容简介;1 片式多层陶瓷电容器简介;★ 片式多层陶瓷电容器的用途;片式多层陶瓷电容器已经成为蜂窝移动电话、便携式电脑、个人数字助理、数码相机与摄像机、HDTV、DVD等新一代数字视听产品的最基本构成元件。多层陶瓷电容器具有结构紧凑、体积小容量大、频率特性好、可靠性高、片式化等优点，在滤波、耦合、振荡电路中得到广泛的 应用,最近几年MLCC的用量都维持在6000亿只以上。MLCC在这些电路中的应用, 已经对电子、通讯、计算机等高科技领域发展产生了深远的影响。;2 片式多层电容器介质材料; 钛酸钡单胞极化示意图 ;★ 片式多层电容器用钛酸钡基陶瓷介质材料的研究进展;三个主要任务 1) 移峰 BaSnO3 CaZrO3 La2O3 CeO2 2) 压峰 CaTiO3 MgTiO3 Bi2(SnO3) MgZrO3 3) 烧结 ; 2) 80年代中期----- 为了节省昂贵的金属钯，降低MLCC的成本，国外各主要生产厂家都已开始采用金属Ni作为内电极制作贱金属电极陶瓷电容器（BME—MLCC）。传统的MLCC采用钯/银(Pd/Ag)做内电极,与其相比，以Ni为内电极有许多突出的优点： Ni原子或原子团的电迁移较银或钯小，因而具有良好的电 化学稳定性，可以提高MLCC的可靠性；而含银电极的一 个共性的缺点是银离子在高温﹑高湿条件下易发生向瓷体 中的迁移，从而导致电容器电学性能的劣化； Ni电极对焊料的耐蚀性和耐热性好,工艺稳定性好； Ni电极的电导率优于钯/银电极,可以降低MLCC的等效串联 电阻，提高阻抗频率特性； Ni电极成本低;;不同金属内电极产量关系对比图;烧结气氛的选择 Ni电极取代贵金属电极是MLCC的一个发展方向。由于金属Ni与O2反应平衡的氧分压非常低，如1250℃仅为3.30×10-7atm。因此，要求Ni电极MLCC必须在强还原的气氛下烧结。钛酸钡基陶瓷材料烧结十分困难，这种现象在还原气氛下尤其明显。因此，选择适当的气氛和温度对钛酸钡陶瓷烧结是十分必要的。已见报道的贱金属电极MLCC烧成气氛主要有以下三种体系： i) CO/CO2体系 该气体体系可以通过调节CO/CO2比例来确定氧分压，借助Ellingham图可以查出相应的氧分压， 氧分压数值准确而稳定，该体系缺点是CO气体为毒性气体，实验或工业生产过程中容易发生安全事故。 ii) H2/H2O体系 该气体体系的优点与CO/CO2体系相同，也可以通过调节H2/H2O比例来确定氧分压，借助Ellingham图查出相应的氧分压，但是在MLCC烧成条件下，通过控制H2O的温度和压力来控制其在炉膛中的浓度比较难实现。 iii) N2/H2体系 该烧结气体体系无毒而气体成分容易控制，在高温烧成过程中的氧分压低，金属Ni电极不容易氧化。目前已经成为还原烧成钛酸钡材料的首选烧结气体体系。; 纯钛酸钡在空气气氛下烧成的陶瓷材料拥有良好的绝缘性能。但是，在还原气氛下烧结的钛酸钡晶格中部分氧会失去两个电子，形成氧分子逸出，并在原来晶格中形成氧空位，同时伴随生成两个自由电子，非化学计量平衡的钛酸钡材料则成为导体。Oo ? O2+Vo˙˙ + 2e  Ti 4+ + e ? Ti 3+ 随着氧分压的降低和烧结温度上升，氧空位不断上升 ;BaTiO3 还原问题的解决办法----引入抗还原组分; 80年代末期Ni-MLCC首次大批量投入生产, 但是产品在使用过程 中发现高温或强电场下电阻快速下降, 研究发现产生该现象的原因是由于晶格中氧空位过多形成空位迁移.解决的办法是向介质材料中引入稀土氧化物,关于稀土元素离子的作用机制还一直处于探讨过程中.;; 2 制备高介电常数材料 ZrO2 搀杂BaTiO3 材料 稀土元素与ZrO2 共搀杂 的介温曲线 BaTiO3 材料的介温曲线 3 发展市场需求旺盛, 利润高的耐高频高压陶瓷介质材料;3.1受主掺杂对钛锆酸钡材料性能的影响及作用机制 ; 烧结装置简图;结果与讨论 ;小结 MnO2掺杂在空气烧结条件下能够移动BTZ居里点位置并压制居里峰，氮气条件热处理后的还原烧结样品中，这种作用仍然存在；MnO2能够显著改善材料的抗还原性能，3mol%的Mn