高工作温度BaTiO-BiScO电介质陶瓷的结构与性能研究

摘要

多层陶瓷电容器(MLCC)是电子信息技术的重要基础器件。MLCC的核心材料是由BaTiO3基铁电陶瓷构成的R(△C/C≤±15％)系瓷料。目前广泛使用的X7R瓷料只能在+125℃以下使用，无法满足更高温度介电性能的稳定性要求。在航空航天、汽车工业、军用移动通讯等特殊领域的应用中，要求其工作温度上限提高到150℃以上，因此研究和发展工作温度更高、温度范围更宽的MLCC瓷料是国内外研究的重点。 本文针对上述的问题，以BaTiO3-BiScO3(BT—BS)体系为研究对象，深入研究了(1-x)BT—xBS(x=0.05～0.50)陶瓷的介电性能和弛豫现象。经研究发现，BiScO3的加入可以展宽居里峰，且表现出明显的频率色散和弥散相变，由“弥散相变”引起的较低的容温变化率和相对较低的烧结温度，有利于得到具有实用化价值的温度稳定型MLCC。0.10BS—0.90BT和0.20BS—0.80BT这两个组分的容温变化率较好，0.10BS—0.90BT的Tm在室温附近，如果经过掺杂改性，提高这两个组分在低温区的容温变化率，降低介电损耗，有可能用于高工作温度MLCC的介质材料。为了更进一步的改善(1-x)BT—xBS体系的性能，使其满足温度稳定型MLCC的要求，并降低烧结温度，使其可以采用多银内电极取代昂贵的钯电极，降低多层陶瓷电容器的成本。本文选取了具有较低熔点的CaF2-4LiF做为助熔剂，对0.10BS—0.90BT和0.20BS—0.80BT陶瓷进行掺杂，深入分析了掺杂改性对陶瓷介电性能的影响，在1160℃的烧结温度下，制备出在—55℃～180℃的宽温度范围内，容温变化率都在±15％以内，介电损耗仅为0.8％的高工作温度MLCC的介质材料。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1多层陶瓷电容器概述

1.1.1多层陶瓷电容器的结构

1.1.2多层陶瓷电容器的分类

1.1.3多层陶瓷电容器的技术发展趋势

1.2 MLCC介质材料的分类

1.3温度稳定型钛酸钡基介电陶瓷概述

1.3.1钛酸钡基介电陶瓷掺杂改性研究

1.3.2 BaTiO3-BiScO3体系的研究进展

1.4本论文的研究目的和内容

第2章介质陶瓷的制备技术及其结构与性能表征方法

2.1陶瓷的制备工艺过程

2.2陶瓷材料的结构与性能表征方法

2.2.1 X射线衍射分析(XRD)

2.2.2扫描电子显微镜(SEM)

2.2.3体积密度测量

2.2.4激光拉曼光谱分析

2.2.5介电性能测试

第3章(1-x)BaTiO3-xBiSeO3陶瓷的结构与介电性能的研究

3.1(1-x)BaTiO3-xBiScO3的组成设计

3.2(1-x)BaTiO3-xBiScO3的制备

3.3(1-x)BaTiO3-xBiScO3的相结构与显微结构

3.4(1-x)BaTiO3-xBiScO3的介电性能

3.4.1介温谱分析

3.4.2弛豫特征分析

3.5本章小结

第4章(1-x)BaTiO3-xBiScO3陶瓷的低温烧结

4.1低温烧结的组成设计

4.2陶瓷制备技术

4.3烧结性能

4.3.1液相烧结基本原理

4.3.2烧结特性研究

4.4微观结构分析

4.5介电性能的特点和变化

4.5.1 CaF2-4LiF对0.90BT-0.10BS陶瓷介电性能的影响

4.5.2 CaF2-4LiF对0.80BT-0.20BS陶瓷介电性能的影响

4.5.3 CaF2-4LiF掺杂对介电性能的影响

4.6本章小结

第5章结论

参考文献

致 谢

附录：攻读硕士学位期间已发表和已接收的学术论文