多层陶瓷电容器(MLCC)介质材料研究进展

1、多层陶瓷电容器（多层陶瓷电容器（MLCCMLCC）介质材料研究进展介质材料研究进展目录目录MLCC概述概述MLCC的组成的组成MLCC介质材料的性能介质材料的性能MLCC介质材料分类及其改进方法介质材料分类及其改进方法MLCC介质材料生产工艺流程介质材料生产工艺流程MLCC的发展趋势的发展趋势概述概述多层陶瓷电容器多层陶瓷电容器(MLCC) (MLCC) n 多层陶瓷电容器(MLCC)是由电介质陶瓷薄膜和内电极相互交替重叠而成的一种新型片式元件。n 具有高的电容量、低的介电损耗、高的抗击穿强度、优良的抗热震性和耐腐蚀性。Logo应用应用多层陶瓷电多层陶瓷电容器容器(MLCC)(MLCC) 军事

2、中军事中 （雷达）（雷达）石油钻井石油钻井 移动通信移动通信 电源电源汽车工业汽车工业测量仪器测量仪器航天航空航天航空应用应用照明镇流器照明镇流器雷达雷达MLCCMLCC陶瓷片陶瓷片组成组成精细化陶瓷粉体精细化陶瓷粉体 内电极金属浆料内电极金属浆料外电极材料外电极材料 有机粘合剂有机粘合剂 MLCC的主要原材料的主要原材料 ：性能性能MLCCMLCC的的应用领域应用领域决定了其决定了其介质材料介质材料必须具有以下性能：必须具有以下性能：n 高介电常数高介电常数n 良好的介温特性良好的介温特性；一般来说，在工作状态下，电容器的电容；一般来说，在工作状态下，电容器的电容随温度的变化越小越好。随温度

3、的变化越小越好。n 高绝缘电阻率高绝缘电阻率n 介电损耗小介电损耗小，抗老化，抗老化介电常数介电常数MLCCMLCC的比容与材料的介电常数关系如下：的比容与材料的介电常数关系如下：CC电容电容 VV体积体积 C/VC/V比电容比电容 TT介电层厚度介电层厚度 为介电常数为介电常数在介电层厚度确定的情况下，材料的在介电层厚度确定的情况下，材料的介电常数越高介电常数越高，电容器，电容器比电容越大比电容越大。 介电材料的介电材料的介电常数越高介电常数越高，越易于实现，越易于实现电容器的小型化电容器的小型化，这是目前，这是目前电容器的一个发展方向。电容器的一个发展方向。自从自从MLCCMLCC问世以来

4、，其比容一直不断上升，介电层的厚度不断下降。问世以来，其比容一直不断上升，介电层的厚度不断下降。 介质材料分类介质材料分类铅基复合钙铅基复合钙钛矿体系钛矿体系 BaTiO3 体体系系乌青铜结构乌青铜结构体系体系MLCC介质材料可以归结为下列三种体系：介质材料可以归结为下列三种体系：具有具有较高的介电常数较高的介电常数，被广泛用作低频大容量电容器介质。，被广泛用作低频大容量电容器介质。纯纯BaTiOBaTiO3 3在不同温度存在多种相变并且在居里温度处在不同温度存在多种相变并且在居里温度处介电介电常数随温度变化剧烈常数随温度变化剧烈，当温度超过居里温度后，其介电常数，当温度超过居里温度后，其介电

5、常数急剧降低。急剧降低。基本特征是存在基本特征是存在BOBO6 6 式氧八面体，这些氧八面体以顶角相式氧八面体，这些氧八面体以顶角相 连构成骨架。连构成骨架。介电常数高，但迁移率大的碱金属离子介电常数高，但迁移率大的碱金属离子K K的引入，决定了的引入，决定了其可靠性不高，另外该体系介质损耗大且介电性能不稳定。其可靠性不高，另外该体系介质损耗大且介电性能不稳定。具有高于具有高于BaTiOBaTiO3 3 体系的介电常数体系的介电常数可以在低于可以在低于11001100的空气中烧结的空气中烧结体系材料生产体系材料生产MLCCMLCC的工艺复杂的工艺复杂容易造成环境污染容易造成环境污染Logo介质

6、材料分类比较介质材料分类比较Diagram 2BaTiOBaTiO3 3体系是最适宜于制备大容量体系是最适宜于制备大容量MLCCMLCC的环保材料。的环保材料。然而，然而，BaTiOBaTiO3 3属于铁电体，其居里温度约为属于铁电体，其居里温度约为l30l30，纯纯BaTiOBaTiO3 3的容量温度的容量温度系数大，介质损耗高，介质容易老化。系数大，介质损耗高，介质容易老化。种类常温介电常数介温特性有待改善BaTiO3 体系较高良好稳定性要求高乌青铜结构体系较高一般可靠性不高，介质损耗大铅基复合钙钛矿体系最高良好工艺复杂，污染环境如何提高如何提高BaTiOBaTiO3 3陶瓷介电性能的高温

7、稳定性？陶瓷介电性能的高温稳定性？改进措施改进措施主要途径：主要途径： 形成壳一芯结构形成壳一芯结构 提高居里点提高居里点 展宽居里峰展宽居里峰 主要方法主要方法 ： 掺杂改性掺杂改性（使用最为广泛）（使用最为广泛） 工艺优化工艺优化 微观结构控制微观结构控制 介质材料的工艺流程介质材料的工艺流程配料配料球磨球磨过滤、干燥过滤、干燥预烧预烧二次球磨二次球磨过滤、干燥过滤、干燥过筛过筛成型成型排塑排塑烧结烧结精修精修上电极上电极烧银烧银极化极化测试测试1.1.原料处理：要求原料细度一般不超过原料处理：要求原料细度一般不超过2um2um。 （转动球磨机、振动球磨机、气流粉碎法（转动球磨机、振动球磨机、气流粉碎法 ）2.2.预烧预烧：（：（4 4个阶段）个阶段）线性膨胀、固相反应、收缩、晶粒生长线性膨胀、固相反应、收缩、晶粒生长3.3.成型：轧膜、压型、等静压成型：轧膜、压型、等静压（成型之前需要加入粘合剂）（成型之前需要加入粘合剂）介质材料的工艺流程介质材料的工艺流程配料配料球磨球磨过滤、干燥过滤、干燥预烧预烧二次球磨二次球磨过滤、干燥过滤、干燥过筛过筛成型成型排塑排塑烧结烧结精修精修上电极上电极烧银烧银极化极化测试测试4.4.排塑：加温排去成型后生坯中的粘合剂、水排塑：加温排去成型后生坯中的粘合剂、水5.5.上电极：涂布银烘干，装炉，加热到