功能(néng)陶瓷(cí)是以電，磁(cí)，聲，光，熱和力(lì)學等信(xìn)息的(dí)轉換，耦合，存儲和檢(jiǎn)測(cè)為(wéi)主要特(tè)征(zhēng)的介(jiè)質材料，主要包括鐵電，壓電，介電(diàn)，熱釋電和(hé)磁(cí)性等(děng)功(gōng)能各異(yì)的陶(táo)瓷(cí)材(cái)料。它是電子(zǐ)信息(xī)，集成電路，移動通信和能源開發等(děng)現代高(gāo)新(xīn)技(jì)術領(lǐng)域(yù)的重要基(jī)礎材料。功能陶(táo)瓷及其電子元器件對信(xìn)息(xī)產業的(dí)發(fā)展(zhǎn)和(hé)綜合國力(lì)的增強具(jù)有(yǒu)重要(yào)的戰略意(yì)義。

     電子信息(xī)技(jì)術(shù)的集成(chéng)化和(hé)微型化(huà)發展趨勢(shì)，推(tuī)動(dòng)電子(zǐ)技術產品日益(yì)向微型(xíng)，輕(qīng)量，薄型，多功能(néng)和高(gāo)可(kě)靠(kào)的方向發展(zhǎn)。功(gōng)能(néng)陶瓷元器件(jiàn)多(duō)層(céng)化，片(piàn)式化(huà)，集成(chéng)化，模(mó)塊化和(hé)多功能(néng)化以及高低成(chéng)本是其(qí)發(fā)展的(dí)總趨勢(shì)。鐵(tiě)電壓電陶瓷是功(gōng)能(néng)陶瓷(cí)領域(yù)的主(zhǔ)流材料，應用(yòng)十分(fēn)廣泛。本(běn)文(wén)著(zhuó)重(zhòng)介紹我(wǒ)們課(kè)題(tí)組在鐵(tiě)電壓電(diàn)陶瓷及其(qí)片(piàn)式(shì)元器件應用(yòng)研(yán)究的部分新進(jìn)展(zhǎn)。

鐵電(diàn)陶(táo)瓷及其(qí)高片式元器(qì)件

多(duō)層(céng)片式陶瓷電(diàn)容(róng)器(qì)（MLCC）是一種(zhǒng)量(liáng)大(dà)麵(miàn)廣的(dí)重要(yào)電子(zǐ)元(yuán)器件，世(shì)界(jiè)市場(cháng)年(nián)銷售(shòu)數(shù)千(qiān)億隻，廣泛(fàn)用(yòng)於電子信息(xī)產品(pǐn)的各種(zhǒng)表麵貼裝電(diàn)路中。大(dà)容量(liáng)，高可(kě)靠，薄層化，低成(chéng)本等是MLCC發(fā)展的(dí)主(zhǔ)要方向。MLCC是陶(táo)瓷介質材料，相(xiāng)關(guān)輔助材料以及(jí)精細(xì)製備(bèi)工藝相結(jié)合(hé)的(dí)高(gāo)技(jì)術產品。陶瓷介質材(cái)料是影(yǐng)響MLCC諸(zhū)多(duō)的關鍵因素。鈦酸鋇鐵電(diàn)陶瓷(cí)是MLCC技術中采(cǎi)用的主(zhǔ)流材料。它在(zài)居(jū)裏點(diǎn)附近雖然有較高(gāo)的介電(diàn)常(cháng)數，但其溫度變(biàn)化(huà)率(shuài)也較(jiào)大。溫度(dù)穩(wěn)定型X7RMLCC是一種有廣(guǎng)泛而重(zhòng)要用(yòng)途(tú)的片(piàn)式(shì)元件(jiàn)。如何保證高介(jiè)電(diàn)常(cháng)數(shù)與低(dī)容溫變化率兼優(yōu)是(shì)一(yī)個技術(shù)難題。研(yán)究(jiū)結果表(biǎo)明(míng)，采用Nb205和Co304等復(fù)合摻雜，控製(zhì)燒(shāo)結過程(chéng)以(yǐ)形(xíng)成(chéng)化(huà)學(xué)成(chéng)分不(bù)均(jūn)匀的“芯（鐵(tiě)電相(xiāng)）一(yī)殼(ké)（順電相）”結構，所製備的鈦(tài)酸(suān)鋇(bèi)基(jī)X7R502MLCC材(cái)料(liào)的室溫介電(diàn)常(cháng)數(shù)可達5000左右(yòu)，室溫(wēn)介(jiè)電損耗(hào)<1%，電阻率為1013Qycm，擊穿場(cháng)強5kV/mm，容(róng)溫(wēn)變(biàn)化(huà)率≤士10%。它(tā)為(wéi)製備(bèi)高可靠大(dà)容(róng)量X7RMLCC提供了關(guān)鍵新材料(liào)。

發(fā)展新一代超(chāo)薄(báo)型大容量(liáng)jian金(jīn)屬內(nèi)電極MLCC對陶瓷(cí)材料(liào)和製(zhì)備工(gōng)藝(yì)提(tí)出了許(xǔ)多科學和技(jì)術(shù)問題(tí)。

MLCC的層厚由原來的(dí)幾十微(wēi)米降到(dào)幾(jī)微(wēi)米，甚至1~3um。這(zhè)對陶瓷介質材(cái)料(liào)的晶粒(lì)尺寸及微觀結構的(dí)控製(zhì)提出(chū)高(gāo)要求(qiú)，即需要(yào)製備亞微米(mǐ)/納(nà)米(mǐ)晶鈦酸鋇陶瓷(cí)。

采用(yòng)Nijian金(jīn)屬(shǔ)內(nèi)電(diàn)極(Base Metal Electrode,BME)製(zhì)備MLCC，必(bì)須研製抗還(huán)原鈦酸(suān)鋇陶瓷介質(zhì)材料。由(yóu)於(yú)Ni/NiO的平(píng)衡氧分壓(yā)很低，Ni電(diàn)極(jí)在氧(yǎng)化氣氛中燒結(jié)極(jí)易(yì)氧化而(ér)失去電(diàn)極作(zuò)用。解(jiě)決鈦(tài)酸(suān)鋇陶瓷在(zài)低(dī)氧分(fēn)壓氣(qì)氛(fēn)燒(shāo)結而不(bù)被還(huán)原的(dí)缺陷化學(xué)原理(lǐ)為BMEMLCC的實用化和(hé)產業化提供(gōng)了(liǎo)理論與技(jì)術(shù)指(zhǐ)導(dǎo)。近年來(lái)，BMEMLCC的產(chǎn)業化規模及(jí)其(qí)在(zài)片(piàn)式(shì)多(duō)層陶(táo)瓷電容器(qì)的(dí)*不斷(duàn)增大(dà)，應用於高duan產品的材料和技(jì)術仍是當前BMEMLCC的研(yán)究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。采用(yòng)高鈦(tài)酸鋇(bèi)粉體和受(shòu)主(zhǔ)，施主(zhǔ)以及稀土(tǔ)摻雜(zá)，通過(guò)*的兩段法燒(shāo)結工藝(yì)，製備(bèi)了(liǎo)高亞(yà)微米晶鈦酸鋇(bèi)X7R（302)抗(kàng)還(huán)原(yuán)瓷(cí)料。陶(táo)瓷(cí)晶粒100~400nm，室溫(wēn)介(jiè)電常(cháng)數(shù)2000~3600，擊(jī)穿場(cháng)強(qiáng)10kV/mm，絕緣(yuán)電阻率為10¹²Qycm，容溫(wēn)變化(huà)率≤士12%，室溫(wēn)介(jiè)電損(sǔn)耗<0.8%。所研(yán)製(zhì)的(dí)X7R302亞(yà)微(wēi)米晶（300nm）jian金(jīn)屬MLCC具有(yǒu)細(xì)晶，高(gāo)介電(diàn)常(cháng)數(shù)和(hé)高(gāo)的耐壓特性(xìng)，為新一代(dài)高BMEMLCC薄(báo)層化(huà)，微型化(huà)提供(gōng)了關鍵材料(liào)與技(jì)術(shù)。