范义源[1]2002年在《高介X7R电容器介质瓷料的研究》文中研究说明本论文以钛酸钡为基，掺入Nb_2O_5-Co_3O_4形成“壳-芯”结构，其研究目的是弄清楚在空气中烧结条件下，改性添加剂固溶或偏析的作用机制和影响范围，寻求材料组成、工艺、微观结构和性能之间的因果关系。在基础配方体系上引入少量Y_2O_3，Dy_2O_3，CeO_2，MnO_2等添加剂，进一步改善瓷料的介电性能：介质损耗降低，介电峰展宽，并且具有较高的介电常数，使瓷料的容量温度特性满足X7R的要求。 本论文选用的配方系统对比参照了国内外最新研究报道成果，在此基础上发展出独特的配方体系，最终研制出介电常数ε_25℃≥5000，绝缘电阻率ρ≥10~(10)Ωcm，介电损耗角正切值tg δ≤1.5％，抗电强度Eb(V／mm)≥(8KV／mm)[DC]，Eb(V／mm)≥(3.6KV／mm)[AC]，容量温度特性满足X7R，即ΔC／C_25℃(-55℃-+125℃)≤±15％的高介低变化率瓷料。 由于本论文研制的陶瓷配方在温度范围为1210℃-1230℃内烧成，室温介电常数达到5000，从而实现了中温烧结高介低变化率的X7R陶瓷电容器，其性能居于国内领先水平，达到了国际先进水平。该配方还在715厂投量试产，其性能也基本达到上述指标，为开拓拥有自主技术特征的新一代高技术陶瓷电容器产品奠定了基础。
李玲霞[2]2003年在《亚微米BaTiO_3 X7R MLC细晶陶瓷介质材料的介电性能研究》文中指出本文基于晶体化学、材料物理化学、电介质物理等基础理论，运用XRD、TEM、EDX、SEM等现代微观分析手段，对亚微米钛酸钡超细粉料制备技术以及高介高性能X7R MLC瓷料和高压高性能X7R的介电性能进行了研究。1．全面分析了BaTiO3的细晶高介机理，即具有亚微米微观结构的钛酸钡陶瓷，晶粒大小均匀并保持在1微米以下，抑制了晶粒中90(畴的出现几率，晶粒内部处于高应力状态下，从而使居里点以下各温度点的介电常数上升，这种现象称为细晶效应，对于改善钛酸钡的电容量温度特性有重要的作用。当BaTiO3的晶粒尺寸约为0.7μm-1μm时，介电常数具有最大值。 2．采用共沉淀法、水热合成法可制得性能优良的BaTiO3超细粉体，平均粒径小于0.8μm，粒径分布范围窄，且不含硬团聚体，有利于制备介电性能优良的高介MLC瓷料。通过XRD分析，研究了不同热处理温度对共沉淀BaTiO3的晶格结构以及介电性能的影响，制备以四方相为主的BaTiO3粉料，提高系统的介电常数。3．在高介X7R MLC瓷料系统中，选用亚微米级的共沉淀BaTiO3为基，添加晶粒抑制剂Nb2O5、居里峰展宽剂MgO以及多种稀土氧化物，获得了细晶致密的微观结构和高介电常数及其他优良的介电性能。通过TEM、EDAX分析证实了Nb2O5在BaTiO3晶粒中的扩散速率很低，因此形成了独特的壳-芯结构，系统的介电性能是由铁电相BaTiO3晶芯和顺电相的掺Nb5+的 BaTiO3晶壳共同决定。电容量随温度的变化曲线出现双峰现象，改善了电容量温度特性。MgO的添加改善了负温区的电容量变化率，与Nb2O5协同作用加强了晶粒中壳的作用，增大了系统的内应力，从而提高了介电常数，使整个温区的电容量变化率变得平坦。稀土氧化物对钛酸钡基陶瓷的化学改性分为两种情况，即产生化学非均匀性的壳-芯结构系统和化学均匀性系统。掺杂呈现化学均匀性的稀土添加物有La2O3、Sm2O3和Nd2O3。La2O3 可以改善高温区的电容量变化率,电容量温度变化曲线呈现单一的峰值。Sm2O3抑制居里峰的作用较强，可以将居里峰值大幅度移向低温。Nd2O3对BaTiO3的改善作用强于前两种添加物，随着添加量的增加，整个低温段（低于20℃）的介电常数温度曲线变得平坦，基峰的强度提高。化学非均匀性的稀土添加物有Pr6O11、Gd2O3，其中Gd2O3的添加改性使系统获得了理想的介电性能，与其他离子的协同改性使系统成为具有高介高性能X7R介质瓷料。<WP=3> 研制成功的高介细晶X7R瓷料介电常数大于4700，为制备高比容、超薄介质层的MLC奠定了基础。4．在X7R特性的高压MLC瓷料系统中，仍以亚微米级的共沉淀BaTiO3为基料，分别添加微量的CaZrO3、ZnO、SrCO3、MgO和稀土氧化物(Ho2O3、Er2O3或Y2O3)。 Ho2O3、Er2O3或Y2O3具有较小的离子半径，掺杂后可使BaTiO3系统的电滞回线明显变窄，剩余极化降低，从而使极化随电场变化时产生的能量损耗减小，同时能够增加系统的绝缘电阻率，增强BaTiO3在高电场下工作的可靠性，有效地提高耐压强度Eb。 MgO、CaZrO3对BaTiO3的居里峰展宽作用显着，ε峰值降低，ε温度特性平坦； ZnO熔点较低，微量掺杂时，聚集在晶界处，促进了烧结，并抑制晶粒的生长，形成致密瓷体，提高了系统的耐压强度。 研制成功的高压细晶X7R瓷料击穿场强高于14KV/mm，介电性能指标优于国外同类产品，并填补了国内空白。
郭炜[3]2004年在《厚膜EMI滤波器X7R介质瓷料的研究》文中研究指明本论文利用先驱体B位复合取代法制备高介（Ni1/3Nb2/3）O3-（Mn1/3Nb2/3）O3-BaTiO3系统陶瓷材料，并在此基础上加入适量助熔剂以改变其烧结特性，制备出中温烧结X7R瓷料，同时对先驱体合成取代机理及系统介电性能进行了分析。利用先驱体掺杂细晶BaTiO3进行改性可以避免钙钛矿结构陶瓷烧成过程中焦绿石相对系统介电性能的严重影响。由于（Ni1/3Nb2/3）O3与（Mn1/3Nb2/3）O3的居里点在负温，因此系统中先驱体取代后形成的Ba（Ni1/3Nb2/3）O3与Ba（Mn 1/3Nb2/3）O3的居里峰将向负温方向移动。根据居里峰的迭加效应，可使（Ni1/3Nb2/3）O3-（Mn 1/3Nb 2/3）O3- BaTiO3系统提高室温下的介电常数。另一方面，先驱体（Ni1/3Nb2/3）O3与（Mn1/3Nb2/3）O3的平均离子半径分别为（0.0707nm）与 (0.0697nm)，尺寸接近且均大于Ti4+(0.061nm)的离子半径，这些半径较大的离子复合取代Ti4+后将使其所在处的八面体扩张，相应的使相邻以Ti4+为中心的八面体受到压缩，使局部失去了铁电性，表现为ε峰值降低，温度特性平坦，峰值两侧肩部上举，从而起到了展宽居里峰的作用。两种先驱体协同改性可使系统如下性能，烧结温度 1290℃：介电常数：ε≥5000 容量变化率：ΔC/C≤±15%（-55℃～+125℃） 介质损耗：tgδ≤1.2% 绝缘电阻率：ρv≥1011Ω·cm为了进一步降低烧结温度，以便采用较便宜的70%Ag-30%Pd电极，在上述高介瓷料中添加适量助熔剂，使系统的烧结温度降至1150℃，所得系统的介电性能如下，烧结温度 1150℃：介电常数：ε≥3600 容量变化率：ΔC/C≤±15%（-55℃～+125℃） 介质损耗：tgδ≤1.2% 绝缘电阻率：ρv≥1012Ω·cm
陈祥冲[4]2005年在《高压X7R特性BaTiO_3基多层陶瓷电容器瓷料的研究》文中进行了进一步梳理采用正交设计实验、Bi_4Ti_3O_(12)单因素变量法掺杂实验、Dy_2O_3单因素变量法掺杂实验研究了各组分对高压X7R特性钛酸钡基电容器陶瓷介电性能、显微结构、容温特性和烧结温度的影响,探讨了各组分对钛酸钡基电容器陶瓷性能影响机理,为研制高压X7R特性多层陶瓷电容器用介质材料提供了依据。 本课题研制出介电常数ε为1324.2,介质损耗为0.0070,样品密度为5.9415g·cm~(-3),绝缘电阻率为6289.13GΩ·cm,烧结温度为1120℃,容温特性△C/C不超过±15%,耐压强度大于10kv/mm,晶粒尺寸在1μm左右的高压X7R型多层陶瓷电容器用介质材料。 CdO的引入有利于Nb_2O_5和Dy_2O_3的固溶和扩散,从而有效的降低了材料的烧结温度,提高材料的介电常数,同时可以改善陶瓷中晶粒的形貌,抑制晶粒的长大。过量的Nb_2O_5偏析于晶界,阻止晶界移动,抑制晶粒生长,从而形成细晶结构。Ca~(2+)和Zr~(4+)分别进入晶格中部分Ba~(2+)和Ti~(4+)位置,都能降低居里点处的介电常数峰值,使居里温度向低温方向偏移,并能抑制晶粒的长大,提高介电常数。 Bi_4Ti_3O_(12)玻璃相包裹晶粒和填充粒间,构成瓷体的复杂非均匀结构。异相对BaTiO_3铁电相的制约作用,使B位阳离子所处的势阱深度变浅,在宽广的温度范围内极化易被电场所定向,表现为ε-T特性曲线较平坦。 在钛酸钡基陶瓷中微量掺杂稀土氧化物Dy_2O_3可以抑制晶粒生长,产生细晶效应,使得居里峰在整个工作温区内弥散展宽,获得较高的介电常数和良好的容量温度特性,满足X7R特性,可以大幅度提高钛酸钡基陶瓷的耐压强度。 从Ba(CH_3COO)_2-Sr(NO_3)_2-Cd(NO_3)_2-Ti(OC_4H_9)_4-H_2O-CH_3COOH-CH_3CH_2OH体系中,采用溶胶凝胶法制备出(Ba_(0.70)Sr_(0.25)Cd_(0.05))TiO_3超细粉体。干凝胶经过950℃热处理即可形成钙钛矿相,比传统固相合成法低250℃～300℃。粉体平均粒径为70nm左右,比表面积为16.30m~2/g,但存在一定程度的团聚现象。 采用溶胶-凝胶法制备的(Ba_(0.70)Sr_(0.25)Cd_(0.05))TiO_3超细粉体制备(Ba_(0.70)Sr_(0.25)Cd_(0.05))TiO_3陶瓷,其平均晶粒尺寸约为1μm。1300℃烧结样品在1kHZ
苏皓[5]2006年在《高温稳定型（125℃、150℃、190℃）高介BaTiO_3系统陶瓷介质材料研究》文中研究说明论文从分析钛酸钡的晶体结构入手,运用XRD、SEM、EDS等现代微观分析手段,对钛酸钡基的高介X7R介质陶瓷材料、高介X8R介质陶瓷材料和中温烧结X8R介质陶瓷材料的制备进行了研究,讨论了介质陶瓷体系掺杂改性的作用效果和微观机理以及系统组分和工艺条件等对系统介电性能的影响。首先分析了Nb_2O_5、CoCO_3、MgO、CeO_2、Sm2O_3、MnCO_3、玻璃等添加剂以及工艺条件对X7R BaTiO_3陶瓷系统的介电性能具有各自的作用和影响,并研究了各种掺杂的微观机理,用实验验证了BaTiO_3陶瓷中的壳芯结构。最终获得符合X7R标准的优良高介陶瓷材料,参数如下:烧结温度1240℃,1kHz下ε≥5800,tanδ≤1.5%,-55～125℃范围内介电常数温度变化率-15%<Δε/ε<15%,绝缘电阻率:ρv≥1×10~(12)Ω·cm。之后通过研究在钛酸钡系统中加入Nb_2O_5和MgO的作用和机理,获得符合X8R标准的介质陶瓷材料,并研究了Ba/Ti比对系统介电性能的影响。进一步对已经获得的X8R介质陶瓷系统掺杂改性,并首次应用PbTiO_3、PbO、Pb(Ti,Sn)O_3等添加剂改善系统的温度特性。将Pb(Ti_(0.6),Sn_(0.4))O_3掺杂到X7R BaTiO_3介质系统中获得了性能优良的高介X8R陶瓷材料。性能参数为:烧结温度1260℃,介电常数1kHz下ε≥3200,损耗因子tanδ≤1.8%,-55～170℃范围内-15%<Δε/ε<15%。在添加助熔剂Bi2O_3之后,系统实现了中温烧结。性能参数为:烧结温度1180℃,介电常数1kHz下ε≥2650,损耗因子tanδ≤1.1%, -55～190℃范围内-15%<Δε/ε<15%。论文还在在无铅环保材料的发展上作了初步探索,对(Na,Bi)TiO_3替代Pb(Ti_(0.6),Sn_(0.4))O_3掺杂的效果作了研究。性能参数为:介电常数ε≥2070,损耗因子tanδ≤2.7%。
吴大鹏[6]2002年在《镍电极X7R抗还原瓷料的研制》文中研究表明本论文以钛酸钡为基，进行受主离子或稀土离子Ca2+、Na+、Mg2+、Mn2+、Y3+、Dy3+和Co3+等的掺杂试验，使瓷料在还原性气氛下与镍电极共烧。研究了离子在单独添加或混合添加时的固溶或偏析的作用机制和影响范围，确定了它们的合理搭配与计量配比，分析对比了瓷料的不同合成工艺对瓷料介电性能的影响。本论文配方系统中，创新性的采用溶胶－凝胶法合成玻璃相纳米粉体掺杂剂对钛酸钡掺杂。重点研究了抗还原剂和改性剂水基纳米化技术,研究确定的瓷料配方为：(BaO)mTiO2+αY2O3+β[Mn(1-x)Cox]O+ w[Na2(1-y-z)+Mgy+Caz]O）n·SiO20.01≤α≤0.03、0.004≤β≤0.01、0.02≤w≤0.05、0.03≤x≤0.09、0≤y<1、0≤z<1、0.8≤y+z≤1、1≤m≤1.035、1≤n≤2通过优化烧结温度和烧结气氛，研制出能与镍电极共烧的X7R特性的抗还原介质瓷料，其介电常数ε25℃≥3000，绝缘电阻率ρ≥1011Ωcm，介电损耗角正切值tgδ≤1.5%，抗电强度Eb（V/mm）≥（8KV/mm）[DC]，Eb（V/mm）≥（3.6KV/mm）[AC]，容量温度特性满足X7R，即ΔC/C25℃（-55℃—+125℃）≤±15%的高介低变化率瓷料。为镍内电极多层陶瓷电容器的生产奠定了基础。
杨逢春[7]2008年在《降低X7R陶瓷电容器烧结温度的研究》文中指出多层陶瓷电容器(MLCC)是在表面组装电路中使用的最重要的电子元件之一。其在空气中烧结时，使用的内电极是昂贵的贵金属Pd或Ag／Pd合金。Pd比Ag昂贵很多，为了降低MLCC的生产成本，必须想办法减少内电极中Pd的质量比。而MLCC的烧结温度决定了内电极里Pd的质量比，更低的烧结温度意味着成本的降低。本论文以降低X7R陶瓷电容器的烧结温度为目的，在深入分析BaTiO_3陶瓷的改性机理的基础上，进行了研究。本论文研究的主要成果和结论如下：研究了金属Zn掺杂对BT陶瓷的性能影响，发现BT陶瓷可以在980℃时烧熟，这主要是由于金属Zn的软化温度和熔点较低，可以起到助烧的作用。BT陶瓷的介电常数迅速增大，但容温性能变的很差。这可由渗透理论以及定比例法则来解释，当掺杂量低于掺杂阈值时，介电常数会随着掺杂量的增加而增大。研究了CuO掺杂对BT陶瓷的性能影响，BT陶瓷可以在950℃时烧熟，介电常数没有显着变化，并且容温性能没有被严重恶化。CuO起降烧的作用，主要是由于其较低的熔化温度，可以很好的起到液相助烧的作用。通过调整配方中各组分(MnCO_3，CBS助烧剂，ZnO)的含量，得到了具有更高介电常数的配方(ε=2878，TCC_(125℃)=-3．4)。本论文采用的方法主要是减少或者去掉配方中的某些组分，提高介电常数，研究了各组分(MnCO_3，CBS助烧剂，ZnO)在整个材料中起的作用，得到了更合理的配方：去掉MnCO_3，ZnO掺杂量保持不变，次助烧剂改为掺杂0．3wt％的CS(5：5)。通过调整烧结工艺，获得满足工业生产需要的X7R陶瓷材料。在实验中，发现烧结时间对BT陶瓷性能的影响很大，这是由于烧结速率的改变，直接影响了BT陶瓷晶粒的生长。利用这一点，调节介电常数与容温性能两者的关系，从而获得两项性能都可满足的BT陶瓷。最终确定了2小时15分钟到2小时20分钟为最终配方的烧结工艺的第2阶段最佳烧结时间。各项性能满足X7R的工业生产对BT陶瓷各项性能的要求，即：ε≥2700，ρ≥10~(11)Ω·cm，tgδ≤1．0％，△C／C_(25℃)(-55℃-+125℃)≤±15％
李玲霞, 郭炜, 吴霞宛, 王洪儒, 张志萍[8]2005年在《厚膜EMI滤波器用X7R介质瓷料的研究》文中指出利用先驱体NiNb2O6与MnNb2O6掺杂法改性BaTiO3系统。由于2种先驱体可以有效地起到展宽与移峰效应,使系统居里峰在室温附近取得最大值,在1290℃烧结时介电常数达到5000以上,容量变化率ΔC/C≤±15%;在系统中加入适量助熔剂可以实现中温烧结(1150℃),介电常数大于3600,容量变化率ΔC/C≤±12%,满足X7R特性要求,可用于厚膜EMI滤波介质瓷料的制备。
王爽[9]2005年在《高介热稳定钛酸钡陶瓷研制》文中提出以BaTiO_3为基的陶瓷材料是目前高介X7R陶瓷材料研究与应用领域的热点之一。本论文工作对该陶瓷介电性能的理论研究进行分析总结,从材料的微观结构出发,分析探讨添加剂对其介电常数、损耗、温度变化率的内在机制与影响因素,以此为基础通过掺杂纳米添加剂对BaTiO_3系统介电陶瓷进行改性研究,主要研究目的是希望获得同时具有良好烧结性能与优异介电性能的X7R介质材料。1、Mg的添加发生Ti位取代,能有效提高系统的介电常数,同时造成居里峰的漂移,但是引起高温时变化率过大。2、Nb、Co通常成对作为添加剂,以[Nb_(2/3)~(5+)Co_(1/3)~(2+)]~(4+)离子形式取代Ti位,形成核-壳结构。介电常数随Nb/Co的减小而增大。Nb、Co在750℃预烧后,[Nb_(2/3)~(5+)Co_(1/3)~(2+)]~(4+)取代Ti~(4+)晶粒壳体积分数有所增加,低温时的介电常数温度曲线将被提高,但存在介电常数变化率过大。3、添加0.046 wt %MnCO3的BaTiO_3体系,具有最优的介电性能。Mn的加入起到了助熔剂的作用,促进了BaTiO_3陶瓷的结晶,增大了陶瓷的介电常数。由于Mn离子的变价,即在二价和叁价之间变化,能有效降低陶瓷的损耗。其主要工艺条件和性能参数为:烧结温度1 240℃(保温6h),在1 kHz下e~5800,tan d=1.5%,介电常数温度变化率-15%<Δe/e<15%,绝缘电阻率:?_v=1×10~(12)Ω·cm。4、采用溶胶-凝胶法制备BaTiO_3粉体。我们制备BaTiO_3溶胶-凝胶在800℃烧结时可获得纳米级粉体。纳米添加剂能将陶瓷介电常数提高到5500左右,但温度变化率过大。共同添加纳米BaTiO_3以及Nb、Co热处理化合物,获得了具有良好烧结性能与优异介电性能的X7R介质陶瓷材料。该BaTiO_3体系主要工艺条件和性能参数为:烧结温度1 260℃(保温6h),在1 kHz下e?4200,tan d=1.5%,介电常数温度变化率-10%<Δe/e<10%,绝缘电阻率:?v=1×10~(12)Ω·cm。
蔡弘, 桂治轮, 李龙土[10]2000年在《复合X7R多层陶瓷电容器》文中提出介电常数Ｋ高于 ７２００的、具有满足 Ｘ７Ｒ（－５５～１２５℃，±１５％）规范要求的低烧复合多层陶瓷电容器（ＣＭＬＣＣｓ）已经研制成功．该电容器是由四种具有不同介温特性的ＰＭＮ－ＰＮＮ－ＰＴ和ＰＭＮ－ＰＴ体系的瓷介质膜片按一定布局复合构成．其内部显微结构良好．本研究表明，采用不同材料共烧以得到具有优良性能的片式元件是可行的．
参考文献：
[1]. 高介X7R电容器介质瓷料的研究[D]. 范义源. 电子科技大学. 2002
[2]. 亚微米BaTiO_3 X7R MLC细晶陶瓷介质材料的介电性能研究[D]. 李玲霞. 天津大学. 2003
[3]. 厚膜EMI滤波器X7R介质瓷料的研究[D]. 郭炜. 天津大学. 2004
[4]. 高压X7R特性BaTiO_3基多层陶瓷电容器瓷料的研究[D]. 陈祥冲. 江苏大学. 2005
[5]. 高温稳定型（125℃、150℃、190℃）高介BaTiO_3系统陶瓷介质材料研究[D]. 苏皓. 天津大学. 2006
[6]. 镍电极X7R抗还原瓷料的研制[D]. 吴大鹏. 电子科技大学. 2002
[7]. 降低X7R陶瓷电容器烧结温度的研究[D]. 杨逢春. 电子科技大学. 2008
[8]. 厚膜EMI滤波器用X7R介质瓷料的研究[J]. 李玲霞, 郭炜, 吴霞宛, 王洪儒, 张志萍. 稀有金属材料与工程. 2005
[9]. 高介热稳定钛酸钡陶瓷研制[D]. 王爽. 天津大学. 2005
[10]. 复合X7R多层陶瓷电容器[J]. 蔡弘, 桂治轮, 李龙土. 无机材料学报. 2000