NBT基多层陶瓷电容器制备工艺及介电性能研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:kby0227
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在宇航、石油勘探等一些特殊领域,高温电容器件的应用需求十分迫切。满足电子工业协会制定的X9R特性或工作温度范围更广的叠层陶瓷电容器越来越不可或缺。国外对于高温稳定型MLCC制备的关键技术进行严格控制,(Na0.5Bi0.5)TiO3(NBT)体系在多层陶瓷电容器领域的应用鲜见报道。因此,本论文针对NBT基陶瓷,通过引入NaNbO3(NN)改善其介电温度稳定性,获得X9R型的MLCC材料,对NBT基陶瓷的MLCC制备工艺进行研究,成功制备出X9R型的MLCC器件,并在此基础上通过氧化物掺杂提高NBT基陶瓷的绝缘特性,为其在Ni-MLCC的应用打下基础。(1-x)NBT-xNN体系陶瓷具有良好的介电温度稳定性,本论文采用固相反应法制备了(1-x)NBT-xNN(x=0.2,0.3,0.4,0.5,0.6)陶瓷,研究了NN对陶瓷结构和介电性能的影响。研究结果表明,随着NN含量的增加,陶瓷的弛豫特性更加明显。一定量的NN能够改善NBT的介电温度稳定性,使陶瓷的P-E曲线细化,提高陶瓷的储能密度。在-55-205℃的温度范围内,0.6NBT-0.4NN组分陶瓷的介电损耗小于1%,介电常数800-1000,容温变化率在11%以内,介电温度稳定性好。多层陶瓷器件制备工艺复杂,尤其是流延成型、叠层、内电极印刷、排胶烧结等关键工艺条件容易导致多层陶瓷器件的介电性能差异。因此,本论文重点研究了NBT基陶瓷流延工艺,设计不同排胶烧结工艺,研究其对多层陶瓷器件的显微结构及介电性能影响。研究结果表明,排胶速率尽可能低,烧结速率要适中,升温速率太快电极连续性变差,升温速率太慢介电性能也会受影响。在-55℃-205℃温度范围内,0.6NBT-0.4NN陶瓷的MLCC器件具有介电常数800-1000,介电损耗小于1%,容温变化率满足EIA X9R的标准。另外,0.6NBT-0.4NN组分陶瓷介电温度稳定性好,但抗还原性能较差,在此基础上对NBT-NN陶瓷基料进行掺杂MnO2、MgO、Y2O3等,研究氧化物对0.6NBT-0.4NN物相结构、介电性能及绝缘电阻的影响。结果表明,MnO2、MgO、Y2O3掺杂均使得陶瓷在-55℃-205℃的高温端容温变化增大,降低了其介电温度稳定性,但可以提高陶瓷绝缘电阻率,降低漏导电流,从而提高其抗还原能力。陶瓷(1-x)[0.6NBT-0.4NN]-xMnO2(x=0.015,0.025)、(1-x)[0.6NBT-0.4NN]-xMgO(x=0.005,0.007)和(1-x)[0.6NBT-0.4NN]-xY2O3(0.003,0.005,0.01)在1kHz测试条件下性能较优,满足EIA X9R标准。
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