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高 介 X7R 介质 瓷料的介电性能研究 PowerPoint PPT Presentation


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高 介 X7R 介质 瓷料的介电性能研究. 报告人:张 宁 导 师 :李玲霞 教授. 主要内容:. 研究背景 及意义. 研究 目标. 主要理论依据. 结论. 主要研究 内容. 1. 3. 4. 5. 2. (一 )研究背景 及意义. Terminal Electrodes. I nner Electrodes. Dielectric Materials.

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高 介 X7R 介质 瓷料的介电性能研究

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Presentation Transcript


X7r

高介X7R介质瓷料的介电性能研究

报告人:张 宁

导 师:李玲霞 教授


X7r

主要内容:

研究背景及意义

研究目标

主要理论依据

结论

主要研究内容

1

3

4

5

2


X7r

(一)研究背景及意义

Terminal Electrodes

Inner Electrodes

Dielectric Materials

多层陶瓷电容器MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitor)是应用于电子产品中的主要片式元器件,在电路中起到滤波、耦合、旁路及信号调谐等作用。

BaTiO3基陶瓷材料是目前制备MLCC应用最广泛的介质材料。

MLCC


X7r

高频

高压化

低成

本化

小型化

大容

量化

集成化

(二)研究目标

保证MLCC尺寸小的同时,

提高电容量,需要提高介

质材料介电常数

降低电极成本

要求介质材料具有低烧结温度

提高

MLCC

MLCC发展趋势


X7r

高温烧结X7R体系

介电常数:

ε≥4500

容量变化率:

ΔC/C20℃≤±15%

介电损耗值:

tg δ≤1.5%

绝缘电阻率:

ρv≥1011Ω·cm

工作温度范围:

-55℃~125℃

烧结温度:>1200 ℃

目标性能:

中温烧结X8R体系

中温烧结X7R体系

介电常数:

ε≥3800

容量变化率:

ΔC/C20℃≤±15%

介电损耗值:

tgδ≤1.5%

绝缘电阻率:

ρv≥1011Ω·cm

工作温度范围:

-55℃~125℃

烧结温度:≤1150 ℃


X7r

(三)主要理论依据

“芯-壳”结构

添加剂在BaTiO3中非均匀性掺杂形成“芯-壳”结构,晶粒的外壳层是经过离子取代的BaTiO3,晶粒中心是纯BaTiO3。

晶粒壳决定陶瓷低温介电常数的大小,晶粒芯决定高温区介电常数。

因此,具有“芯-壳”结构的BaTiO3陶瓷具有平坦的介电常数温度曲线,是不同体积分数的晶粒壳和晶粒芯的特性叠加的结果。


X7r

(1)

中温烧结X7R体系研究

(2)

(四)主要研究内容

高温烧结X7R体系研究


X7r

1)高温烧结X7R

烧结温度1300℃

Gd2O3

Nd2O3

获得的最佳介电性能为:

ε=4525,

tgδ=0.9%,

ΔC/C20℃≤±15%(-55~125℃),

ρv=9.6×1012Ω•cm。

综合

图4 Gd2O3掺杂的BaTiO3陶瓷的介温曲线

图3 Nd2O3掺杂的BaTiO3陶瓷的介温曲线

Nd2O3可以有效地改善BaTiO3陶瓷的温度稳定性。

Gd2O3可以有效地提高BaTiO3陶瓷的室温介电常数。

图6 Gd-Nd复合掺杂的BaTiO3陶瓷的容量变化率曲线

图5 Gd-Nd复合掺杂的BaTiO3陶瓷的介温曲线


X7r

2)中温烧结X7R

烧结温度1150℃

实验中选取如下五种玻璃体系:

BaO–B2O3–SiO2(BBS),

LiO–B2O3–SiO2(LBS),MgO–B2O3–SiO2(MBS),ZnO–B2O3–SiO2(ZBS),

Bi2O3–B2O3–SiO2–ZnO(BBSZ)

图7不同玻璃掺杂BaTiO3基陶瓷的介温曲线

获得的最佳介电性能为:

ε=3823,

tgδ=0.6%,

ΔC/C20℃≤±10%(-55~125℃),

ρv=23.0×1012Ω•cm。

BBS玻璃起到降温作用的同时,陶瓷能够获得较高的介电常数,

性能最佳

图9 不同保温时间的BBS添加BaTiO3基陶瓷的介温曲线

图 10 BBS添加的BaTiO3基陶瓷容量变化率曲线

图8 BBS玻璃添加的BaTiO3基陶瓷的介温曲线


X7r

(五)结论

通过先驱体、稀土氧化物(Nd2O3、Gd2O3、Nd-Gd 复合物)的掺杂改性,获得满足X7R性能要求的介质材料,其最佳介电性能为:ε=4525,tgδ=0.9%,ΔC/C20℃≤±15%(-55~125℃),ρv=9.6×1012Ω•cm。

1

在高介电常数体系的基础上,通过添加BBS玻璃获得了中温(1150℃)

烧结的X7R性能的介质材料,其最佳介电性能为:ε=3823,tgδ=0.6%,ΔC/C20℃≤±10%(-55~125℃),ρv=23.0×1012Ω•cm。

2


X7r

谢谢大家!


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