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多层陶瓷电容器(MLCC)是表面组装电路中最重要的电子元件之一。使用贱金属(Ni或Cu)代替昂贵的贵金属Pd或Ag/Pd合金作为内电极,可以极大地降低MLCC的生产成本。为防止Ni(或Cu)金属在空气中烧结时发生氧化,这类使用贱金属内电极的MLCC(BME-MLCC)必须在还原气氛下烧结,从而对MLCC介质材料的性能和应用特性提出了更高的要求。BaTiO3基抗还原介质陶瓷,作为可以与贱金属内电极共烧的MLCC材料,因而在工业应用和基础研究上都是最具吸引力的发展方向之一。 为满足某些车载用电子系统的对工作温度的苛刻要求,近来满足EIA X8R特性(-55℃~150℃,ΔC/C≤±15%,tanδ25℃≤0.025)的MLCC材料受到了广泛关注。但BaTiO3本身的居里温度在125℃左右,在此温度以上,材料要满足B特性(ΔC/C≤±15%)非常困难,如何提高BaTiO3的居里温度以制备X8R材料已经成为目前的研究难点。另一方面,采用亚微米级的超细原料已成为大容量MLCC的工艺基础,而亚微米级的超细原料的使用又对改性掺杂剂的粒径、纯度及掺杂的均匀性提出了更高的要求。为此国内外研究者发展了多种技术以达到在瓷料制备中掺杂剂的粒径控制和均匀分布;然而这些制备超细瓷料的方法都不同程度的存在着设备和操作复杂,原料和辅助材料昂贵等缺陷,导致其在生产实践中受到种种限制。 本论文正是针对上述问题,以BaTiO3基抗还原陶瓷材料为主要的研究对象,在深入分析BaTiO3陶瓷的改性机理的基础上,对材料和工艺问题作了创新性和探索性研究。主要内容为: 1.详细研究了稀土元素对BaTiO3-Mg-R(R=稀土元素La、Pr、Ce、Nd、Sm、Gd、Dy、Ho、Er、Yb)体系的微观结构和介电性能的影响。研究发现,陶瓷晶粒尺寸的变化、壳—芯结构的形成均与稀土元素的固溶度有关。首次发现过量稀土形成的焦绿石相R2Ti2O7可对壳—芯结构的形成起辅助作用。在Dy3+、Ho3+、Er3+和Yb3+掺杂并形成壳—芯结构的样品中,发现居里点随稀土离子的半径减小而升高,首次提出了如下的居里点移动机理:稀土离子取代BaTiO3的B位将使晶粒壳的BaTiO3晶胞体积增大,并导致晶粒壳发生相对于晶粒芯的体积膨胀,对晶粒芯产生张应力作用,使晶粒芯的居里点升高;反之,稀土离子的A位取代将使晶粒芯受到压应力作用,导致居里点降低。 2.详细研究了各种掺杂离子对壳—芯结构的BaTiO3-Mg-R(R=Yb、Ho)系统的介电性能的影响及其改性机理。首次发现,Mg/Yb共掺杂的BaTiO3陶瓷