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Multi-layers Ceramic Capacitor(缩写为MLCC)片式叠层陶瓷电容器以其优良的性能、成熟的制作工艺、相对低的生产成本,逐渐成为电容器市场的主要产品,因而MLCC材料也是近年来的研究热点。而低介电常数的微波介电材料,既能满足MLCC高精度、高频率的实际应用需求,又具有高品质因素(Q)、超低的串联等效电阻(ESR),正逐渐被市场所重视。本文应风华高科一研究课题需求,探索研制能与Ni电极在还原性气氛中共烧依然具有良好性能的低介电MLCC材料。综合考虑生产成本与材料性能,选定Mg2SiO4体系陶瓷为研究对象,通过掺杂取代等一系列改性方法,调试其各项介电性能指标,并运用XRD、SEM、阻抗分析、铁电性能测试以及谐振腔测试方法,探究各项试验方案对材料介电性能的影响规律,并最终制得满足性能需求的介电陶瓷材料。1.选取Mg2SiO4体系陶瓷为研究对象,采用固相法合成,通过制备工艺的改进,例如分散剂的选取、球磨时间的设定以及配料中Mg/Si化学计量数之比的改变,来抑制杂相MgSiO3的产生从而提高材料的介电性能。最终确定以去离子水作分散剂、球磨5h、Mg/Si=2.075时,陶瓷经1400°C烧结后具有良好的微波介电性能:εr=7.5,Q×f=85346 GHz,τf=-60ppm/°C。2.通过Zn取代Mg改性的方式,进一步提高陶瓷材料的介电性能,并降低烧结温度。以(ZnxMg1-x)2SiO4体系为研究对象,通过不同的取代比例(x=0.2、0.4、0.6、0.8、0.9)对比试验,最终确定(Zn0.9Mg0.1)2SiO4(x=0.9)为该体系中最佳的成分比例,经1350°C烧结3h后获得致密结构、低频介电性能:εr=7.3,tanδ≈10-5,τε≈100ppm/°C(f=1MHz)以及微波介电性能:εr=6.7,Q×f=71,955 GHz,τf=-52ppm/°C。3.为改善(Zn0.9Mg0.1)2SiO4陶瓷的介电常数温度特性以便更好地应用于实际电路中,本文通过添加Ba取代Zn进行调节。添加Ba取代Zn以制备(Zn0.9-xMg0.1Bax)2SiO4(x=0.025、0.05、0.1、0.2)陶瓷,随着Ba的添加,体系中出现BaZn2Si2O7第二相,经过一系列的性能测试,发现该相具有铁电性,(Zn0.9-xMg0.1Bax)2SiO4陶瓷在40°C左右出现居里温度点,随着Ba含量的增加,BaZn2Si2O7成分逐渐增加,使得烧结温度降低,提高介电常数,并能有效的调节介电常数温度系数τε。并且,当x=0.05时,1230°C烧结可以获得近零的τε=–10.5 ppm/°C以及较好的致密性和介电性能:ρ=4.14g/cm3εr=9.97,tanδ=8.7×10-4(f=1MHz)。由于该体系中元素价态稳定,在还原性气氛中烧结测试后也能获得较好的性能。制备中出现的新相BaZn2Si2O7具有较大的负τε值,并且价态稳定,有希望应用于BME-MLCC陶瓷材料需要补偿介电温度特性情况中。而最终制备的(Zn0.85Mg0.1Ba0.05)2SiO4陶瓷材料以其合适的性能指标,稳定的结构以及价态,有潜力应用于BME-MLCC陶瓷材料中。