隨著新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和LED、移動通信、數(shù)字家電產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,小型化、高比容、高可靠性MLCC成為該產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展趨勢,更小規(guī)格更高比MLCC的研發(fā)顯得尤其迫切。并且對所使用的陶瓷材料和生產(chǎn)工藝的要求都非常高。而在高性能陶瓷材料的研究方面,日韓等元器件企業(yè)掌握核心技術(shù),發(fā)展水平較高,國內(nèi)的研究起步比較晚,在低端陶瓷材料領(lǐng)域取得了一定的成果,也得到了廣泛的應(yīng)用。但在高性能陶瓷材料的研究主要包括鈦酸鋇(BT)材料Ba/Ti比,鈦酸鋇粉體大小的控制,鈦酸鋇粉體晶相的生長情況以及各種氧化物和玻璃粉改性等研究還是比較不足,玻璃粉研究就是其中之一。玻璃粉的種類繁多,適用于MLCC的玻璃粉體系比較少。筆者主要試驗和探討了Ba-Ca-Si-R玻璃粉(R為MgO、ZnO、ZrO2、SrO、Al2O3)在MLCC領(lǐng)域的影響規(guī)律。在玻璃粉的研究領(lǐng)域又包括玻璃成分的研究、玻璃粉的制作工藝以及在材料使用時的添加量研究。玻璃成分比較復(fù)雜,對應(yīng)的相和混合相問題也比較多。筆者主要選擇Ba-Ca-Si-R中的一種進行了試驗。在慘雜改性過程中,首先考慮玻璃種類與鈦酸鋇基材的匹配性等問題的研究。然而玻璃粉在鈦酸鋇基材中的添加量是保證鈦酸鋇本身可以充分發(fā)揮其材料電氣性能和工藝性能的重要前提。為此本文主要研究玻璃粉的添加量對MLCC產(chǎn)品性能的影響規(guī)律。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
1 實驗
1.1 陶瓷粉的制備
將不同比例的Ba-Ca-Si-R 玻璃粉與鈦酸鋇粉體(質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.9%,Ba/Ti摩爾比為0.998~1.000)和相同比例的稀土氧化物進行混合,得到不同玻璃粉含量瓷粉MLCC的性能,不同玻璃粉含量的各陶瓷粉組成見表1電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
1.2 MLCC樣品制作
將表1中的各瓷粉分別按相同配比與甲苯、無水乙醇、PVB樹脂以及其他改性劑混合,通過球磨分散形成陶瓷漿料,使用高精度薄膜流延機制成2 μm的介質(zhì)膜。選用超細(xì)鎳粉的鎳電極漿料在介質(zhì)膜上印刷內(nèi)電極,用疊層機交錯疊出85層介質(zhì)膜,經(jīng)等靜壓致密化后按設(shè)計尺寸切割成陶瓷生坯。將陶瓷生坯排膠(排膠最高溫度240 ℃,排膠總時間40 h)后燒結(jié)成陶瓷芯片。將陶瓷芯片倒角拋光、封端、燒端、電鍍后,制作出標(biāo)稱電容量100 nF、額定電壓10 V的0201規(guī)格X5R特性MLCC樣品。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
1.3 實驗儀器
使用HP4278A電橋測試樣品的電容量和損耗因數(shù)。使用NF2511A絕緣電阻測試儀測試樣品的絕緣電阻。使用CJ2671E型耐壓測試儀測試樣品的擊穿電壓。使用高低溫試驗箱測試樣品的溫度特性。使用KYKY-3800型掃描電子顯微鏡(SEM)觀察瓷體表面晶粒和樣品的剖面。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
各配方所對應(yīng)的陶瓷生坯的燒結(jié)在氫氣體積分?jǐn)?shù)為1%的氮氣氣氛中進行,燒結(jié)溫度分別設(shè)定為1 200 ℃、1 220 ℃、1 240 ℃、1 260 ℃、1 280 ℃、1 300 ℃。玻璃材料有助燒作用,在陶瓷燒結(jié)過程中形成液相,充分浸潤陶瓷粉體顆粒,促進傳質(zhì)進行以及陶瓷致密化。因此玻璃粉的添加量會直接影響樣品的燒結(jié)溫度,即不同的玻璃粉含量下,樣品的最佳燒結(jié)溫度會在一定區(qū)間內(nèi)變化,在最佳溫度下燒結(jié)的樣品能夠獲得令人滿意的電性能。一般玻璃粉在鈦酸鋇瓷粉中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過1.5%,因為添加過多時,瓷粉燒結(jié)時將形成過量的玻璃相,使陶瓷的介電性能惡化。所以本次實驗的玻璃粉添加量從質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%~0.9%中選取五個值,下面對不同的玻璃粉含量和不同溫度下燒結(jié)的樣品電性能進行討論。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
2.1 玻璃粉含量對電容量和損耗因數(shù)的影響
玻璃粉含量對樣品的電容量的影響如圖1所示,對樣品的損耗因數(shù)的影響如圖2所示。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。

從圖1可以看出,對于每一個配方的樣品,其電容量隨溫度升高的變化趨勢基本呈現(xiàn)拋物線形態(tài)。玻璃粉含量較小的樣品,在較低溫度下燒結(jié)時,因缺乏起助燒作用的液相,較難達到致密化,處于欠燒狀態(tài),電容量異常低,而提高溫度燒結(jié)時,這些樣品的容量大幅提高至合格水平。玻璃粉含量大的樣品,在較低溫度下即可燒結(jié)致密,電容量較高,并且隨著燒結(jié)溫度提高達到最大值,隨后開始降??梢姶嬖谝粋€合適的燒結(jié)溫度區(qū)間,在該溫度區(qū)間燒結(jié)時電容量亦即陶瓷的介電常數(shù)可接近最大值。另一方面,隨著玻璃粉含量的增加,樣品的燒結(jié)溫度也就相應(yīng)降低,清晰地顯示出玻璃粉的助燒作用。從圖2可以看出,玻璃粉含量一定的情況下,不同溫度燒結(jié)的樣品損耗因數(shù)沒有顯著變化。在相同的燒結(jié)溫度下,樣品的損耗因數(shù)隨玻璃粉添加量的增加略有升高,但升高的幅度很小,說明對于電容量在設(shè)計值范圍內(nèi)的樣品,玻璃粉含量對其損耗因數(shù)的影響不大。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
玻璃粉含量對樣品絕緣電阻的影響見表2,對樣品的擊穿電壓的影響如圖3所示。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
樣品的絕緣電阻合格標(biāo)準(zhǔn)為R>5 GΩ,從表3可以看出,對于樣品的絕緣電阻,存在與電容量相類似的變化規(guī)律,不同玻璃粉含量的各樣品只要在合適的溫度區(qū)間燒結(jié),其絕緣電阻就能達到合格標(biāo)準(zhǔn),并且燒結(jié)溫度區(qū)間隨玻璃粉含量的增加往低溫方向遷移。由圖3可見,樣品的擊穿電壓的變化趨勢也呈現(xiàn)拋物線形態(tài),玻璃粉含量對擊穿電壓與電容量的影響規(guī)律基本一致。燒結(jié)溫度過高時,樣品的擊穿電壓稍有下降;而燒結(jié)溫度過低時,擊穿電壓則大幅下降,甚至?xí)驗闃悠方^緣性太差而升不上電壓。對于燒結(jié)溫度過低的樣品,絕緣電阻和擊穿電壓不良是因為樣品處于欠燒狀態(tài),晶粒生長不充分,晶界空隙較多,如圖4(a)所示。對于燒結(jié)溫度過高的樣品,絕緣電阻和擊穿電壓不良則是因為晶粒過度生長,如圖4(b)所示,又或者內(nèi)電極因過度收縮而嚴(yán)重結(jié)團,如圖5所示。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
2.3 玻璃粉含量對溫度特性的影響
取電容量、損耗因數(shù)、絕緣電阻和擊穿電壓均合格的樣品進行溫度特性測試,玻璃粉含量對溫度特性的影響如圖6所示。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
從圖6可見,在當(dāng)試驗溫度在下限溫度(-55 ℃)至室溫范圍內(nèi)時,各樣品的容量變化率不大,基本在±5%以內(nèi)。而隨著試驗溫度升高,容量下降加劇,到了上限溫度(85 ℃)時,容量下降率達到最大。隨著玻璃粉含量的增加,高溫區(qū)下的電容量變化率(ΔC/C)逐漸減小,溫度特性朝優(yōu)良的方向變化,反之溫度特性變差。說明玻璃粉含量的適當(dāng)增加對于改善樣品的溫度特性有一定的貢獻。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
3 結(jié)論
1)在同一燒結(jié)溫度下,隨著Ba-Ca-Si-R玻璃粉在鈦酸鋇材料的添加量增加,所制作的樣品電容量和擊穿電壓呈現(xiàn)拋物線變化,在對應(yīng)的燒結(jié)溫度區(qū)間為最佳。損耗因數(shù)有小幅變化,而絕緣電阻在適宜的燒結(jié)區(qū)間符合MLCC要求。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
2)不同玻璃粉含量的樣品,其電容量、損耗因數(shù)、絕緣電阻和擊穿電壓都能在各自對應(yīng)的燒結(jié)溫度區(qū)間達到相近的水平,所以玻璃粉含量對這些電參數(shù)的影響并不顯著,而對于樣品的溫度特性影響顯著。隨著Ba-Ca-Si-R玻璃粉含量增加,樣品的溫度特性趨于良好,說明此類玻璃粉的添加對樣品的溫度特性有改良作用。
3)隨著Ba-Ca-Si-R玻璃粉在鈦酸鋇材料的添加量不斷增加,鈦酸鋇材料的燒結(jié)溫度相應(yīng)降低,在更低的溫度下燒結(jié)即能達到良好的燒結(jié)狀態(tài),晶粒生長均勻,晶界之間無明顯的空隙存在,樣品性能優(yōu)良。所以從節(jié)能角度來看,適當(dāng)增加玻璃粉摻雜量有助于降低燒結(jié)溫度,節(jié)約能耗電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。