功能陶瓷材料簡介

  功能陶瓷是以電、磁、聲、光、熱和力學等信息的轉換、耦合、存儲(chu) 和檢測為(wei) 主要特征的介質材料，主要包括鐵電、壓電、介電、熱釋電和磁性等功能各異的陶瓷材料。它是電子信息、集成電路、移動通信和能源開發等現代高新技術領域的重要基礎材料。功能陶瓷及其電子元器件對信息產(chan) 業(ye) 的發展和綜合國力的增強具有重要的戰略意義(yi) 。

     電子信息技術的集成化和微型化發展趨勢，推動電子技術產(chan) 品日益向微型、輕量、薄型、多功能和高可靠的方向發展。功能陶瓷元器件多層化、片式化、集成化、模塊化和多功能化以及高低成本是其發展的總趨勢。鐵電壓電陶瓷是功能陶瓷領域的主流材料，應用十分廣泛。本文著重介紹我們(men) 課題組在鐵電壓電陶瓷及其片式元器件應用研究的部分新進展。

鐵電陶瓷及其高片式元器件

多層片式陶瓷電容器（MLCC）是一種量大麵廣的重要電子元器件，世界市場年銷售數千億(yi) 隻，廣泛用於(yu) 電子信息產(chan) 品的各種表麵貼裝電路中。大容量、高可靠、薄層化、低成本等是MLCC發展的主要方向。MLCC是陶瓷介質材料、相關(guan) 輔助材料以及精細製備工藝相結合的高技術產(chan) 品。陶瓷介質材料是影響MLCC諸多的關(guan) 鍵因素。鈦酸鋇鐵電陶瓷是MLCC技術中采用的主流材料。它在居裏點附近雖然有較高的介電常數，但其溫度變化率也較大。溫度穩定型X7RMLCC是一種有廣泛而重要用途的片式元件。如何保證高介電常數與(yu) 低容溫變化率兼優(you) 是一個(ge) 技術難題。研究結果表明，采用Nb205和Co304等複合摻雜，控製燒結過程以形成化學成分不均勻的“芯（鐵電相）一殼（順電相）”結構，所製備的鈦酸鋇基X7R502MLCC材料的室溫介電常數可達5000左右，室溫介電損耗<1%，電阻率為(wei) 1013Qycm，擊穿場強5kV/mm，容溫變化率≤士10%。它為(wei) 製備高可靠大容量X7RMLCC提供了關(guan) 鍵新材料。

發展新一代超薄型大容量jian金屬內(nei) 電極MLCC對陶瓷材料和製備工藝提出了許多科學和技術問題。

MLCC的層厚由原來的幾十微米降到幾微米，甚至1~3um。這對陶瓷介質材料的晶粒尺寸及微觀結構的控製提出高要求，即需要製備亞(ya) 微米/納米晶鈦酸鋇陶瓷。

采用Nijian金屬內(nei) 電極(Base Metal Electrode,BME)製備MLCC，必須研製抗還原鈦酸鋇陶瓷介質材料。由於(yu) Ni/NiO的平衡氧分壓很低，Ni電極在氧化氣氛中燒結極易氧化而失去電極作用。解決(jue) 鈦酸鋇陶瓷在低氧分壓氣氛燒結而不被還原的缺陷化學原理為(wei) BMEMLCC的實用化和產(chan) 業(ye) 化提供了理論與(yu) 技術指導。近年來，BMEMLCC的產(chan) 業(ye) 化規模及其在片式多層陶瓷電容器的*不斷增大，應用於(yu) 高duan產(chan) 品的材料和技術仍是當前BMEMLCC的研究熱點和難點。采用高鈦酸鋇粉體(ti) 和受主、施主以及稀土摻雜，通過*的兩(liang) 段法燒結工藝，製備了高亞(ya) 微米晶鈦酸鋇X7R（302)抗還原瓷料。陶瓷晶粒100~400nm，室溫介電常數2000~3600，擊穿場強10kV/mm，絕緣電阻率為(wei) 10¹²Qycm，容溫變化率≤士12%，室溫介電損耗<0.8%。所研製的X7R302亞(ya) 微米晶（300nm）jian金屬MLCC具有細晶、高介電常數和高的耐壓特性，為(wei) 新一代高BMEMLCC薄層化、微型化提供了關(guan) 鍵材料與(yu) 技術。