论文摘要
多层陶瓷电容器（MLCC）是重要的电子元件,几乎可以应用于所有的电子工业中。钛酸钡（BaTiO3）是应用最广泛的钙钛矿铁电体,这在于其具有很高的介电常数和长寿命的绝缘特性,因此,钛酸钡陶瓷材料一直是MLCC研究的焦点所在。本论文以BaTiO3基MLCC陶瓷材料的应用为背景,对BaTiO3陶瓷进行掺杂改性研究,并对其改性机理及微观结构进行了分析,制备了一系列满足X8R特性的配方,在此基础上,通过对已有配方的优化,最终在国内某生产线上成功制备出满足X8R特性的MLCC。论文研究了氧化物对BaTiO3基陶瓷体系的影响。分析认为,Nb2O5掺杂时,随着Nb2O5含量的增加,富Nb的非铁电相Ba(TixNb1-x)O3的增多是导致陶瓷体系介电常数下降的原因;研究了两种稀土氧化物Gd2O3和Sm2O3对BaTiO3-Nb2O5-ZnO体系介电性能的影响规律,钛酸钡陶瓷室温介电常数的变化可以用稀土离子在钙钛矿中的取代位置不同来解释,在此基础上,研究发现用Gd2O3和Sm2O3进行复合掺杂可制备出性能优良的X8R MLCC瓷料,Gd2O3和Sm2O3的实验最佳值为0.7wt%和0.2wt%。研究利用B位复合取代法制备高介电常数BaTiO3-NiNb2O6-MnNb2O6体系陶瓷材料,对NiNb2O6和MnNb2O6掺杂时体系的介电性能和微观结构进行了分析,通过加入CBS助熔剂降低烧结温度,最终制备出满足X8R特性的高介电容器介质材料,所得体系的介电性能如下:室温介电常数大于2800,损耗小于1.0%,绝缘强度大于7×1010Ω,-55℃至150℃的容温变化率小于±12%。微波介质陶瓷铌酸铋（BiNbO4）和钛酸镁锌（ZMT）具有低损耗,低温度系数等优点,用其改性钛酸钡陶瓷可以获得较好的效果。研究发现,钛酸钡陶瓷体系的室温介电常数随BiNbO4掺杂量的增加而降小,适量的BiNbO4可以改善钛酸钡陶瓷的高温稳定性;研究还发现了新型BaTiO3-Nb2O5-ZMT体系良好的介电性能,并对此进行了微观机理分析。利用施主/受主的微量掺杂对钛酸钡陶瓷体系进行性能优化,最终于利用自主配方在国内某生产线上成功制备满足X8R特性的MLCC,主要性能指标为:室温介电常数2370±100,损耗小于1.6%,绝缘强度大于3×1010Ω,-55℃至150℃的容温变化率小于±14%,平均耐压大于800V/mil。
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