钛酸锶钡基中高压电容器陶瓷的改性研究

摘要

随着现代移动通信、数字家电、雷达等设备的快速发展,SMT技术的发展,各主要元器件已经进入片式化的发展时期。电子元器件微型化、小型化趋势也对其核心配套器件-中高压片式电容器耐压性、容温系数、制造成本等方面提出了更高的要求。 本论文系统的研究了SrTiO3基和(Ba,Sr)TiO3基陶瓷Y5V型中高压瓷料。分别通过改变Bi2O3·3TiO2的加入量、不同方法合成的MgTiO3的加入量、Ba/Sr比以及烧结制度,制备较佳电性能的中高压电容器陶瓷。 SrTiO3-Bi2O3·TiO2(SBT)陶瓷是目前制造中高压陶瓷电容器和低损耗电容器的主要瓷料之一。本文以SrTiO3为基方,通过改变Bi2O3·TiO2和MgTiO3的加入量得到电性能较好的SBT。陶瓷。(Ba,Sr)TiO3(BST)陶瓷具有可调的介电性能,是介电材料的研究热点之一。基于中高压片式陶瓷电容器的低成本、无铅化的发展要求,以及中高压片式陶瓷电容器材料的研究现状和存在问题,本文同时以BST为基方,采用氧化物固相反应法,通过Bi2O3·3TiO2的加入降低烧结温度、容温系数；并在此配方的基础上进行改变Ba/Sr比的研究。论文研究了烧成制度对电容器陶瓷性能和结构的影响。结果表明：烧结温度1260℃,保温时间1h时,配方为0.9(0.95SrTiO3-0.05Bi2O3·3TiO2)-0.1MgTiO3的SBT基电容器陶瓷综合性能最佳,ε=697.175,tgδ=12×10-4,Eb=7.42KV/mm,TCC=+19～-5％；烧结温度1220℃,保温时间1h时,组分为0.95((Ba0.7Sr0.3)0.85Ca0.15)TiO3-0.05Bi2O3·3TiO2的电容器陶瓷综合性能最佳,ε=1702.249,tgδ=24×10-4,TCC=-3～-21％,Eb=6.5KV/mm,均可以用于制造Y5V型中高压陶瓷电容器。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1前言

1.2陶瓷电容器的发展趋势

1.3中高压电容器介质瓷料体系

1.3.1陶瓷电容器的分类及特性

1.3.2电容器瓷料的研究现状

1.4陶瓷介质的耐压特性

1.4.1烧成条件与直流耐压

1.4.2添加剂与耐压

1.4.3粘合剂与耐压

1.5制造工艺

1.5.1粉体的制备

1.5.2瓷介粉体的表面改性

1.5.3电容器结构

1.5.4成型工艺

1.5.5烧成工艺

1.5.6电极工艺

1.5.7包封工艺

1.6中高压陶瓷电容器的应用

第二章问题的提出与主要研究内容

2.1问题的提出

2.2主要研究内容

第三章实验部分

3.1实验仪器及化学试剂

3.2工艺流程

3.3相结构分析、微结构表征与性能测试方法

3.3.1相结构分析

3.3.2微结构分析

3.3.3样品的线收缩率

3.3.4电学性能测试

3.3.5耐压强度Eb的测量

第四章SrTiO3基陶瓷的改性研究

4.1烧块制备

4.1.1烧块制备的工艺流程

4.1.2原料预合成的X射线衍射分析

4.2 Bi2O3·3TiO2加入对SrTiO3电容器陶瓷的影响

4.3 MgTiO3加入对SBT陶瓷电性能的影响

4.3.1水热法合成MgTiO3对SBT陶瓷电性能的影响

4.3.2氧化物固相反应法合成MgTiO3加入对SBT陶瓷电性能的影响

4.3.3加入水热法和氧化物固相反应法合成的MgTiO3对SBT陶瓷电性能的影响的比较

4.4颗粒尺寸对ST基陶瓷电性能的影响

4.5本章小结

第五章(Ba,Sr)TiO3基陶瓷的改性研究

5.1烧块制备

5.2 Bi2O3·3TiO2对((Ba1-xSrx)0.85Ca0.15)TiO3陶瓷性能的影响

5.3 Ba/Sr比对0.95[(Ba1-xSrx)0.85Ca0.15]TiO3-0.05Bi2O3·3TiO2陶瓷介电性能的影响

5.4颗粒尺寸对BST基陶瓷电性能的影响

5.5本章小结

第六章烧结制度对中高压电容器陶瓷性能的影响

6.1烧结温度对电容器陶瓷性能的影响

6.2烧结保温时间对电容器陶瓷性能的影响

6.3本章小结

结 论

展 望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢