مسحوق تركيبة السيراميك هو المادة الخام الأساسية لـ MLCC، وهو ما يمثل 20% إلى 45% من تكلفة MLCC. على وجه الخصوص، لدى MLCC عالي السعة متطلبات صارمة بشأن نقاء مسحوق السيراميك وحجم الجسيمات وحبيباته ومورفولوجيته، وتمثل تكلفة مسحوق السيراميك نسبة أعلى نسبيًا. MLCC عبارة عن مادة مسحوق سيراميك إلكترونية يتم تشكيلها عن طريق إضافة إضافات معدلة إليهامسحوق تيتانات الباريوم، والتي يمكن استخدامها مباشرة كعازل في MLCC.
أكاسيد الأرض النادرةهي مكونات منشطات مهمة في مساحيق MLCC العازلة. على الرغم من أنها تمثل أقل من 1% من المواد الخام لـ MLCC، إلا أنها يمكن أن تلعب دورًا مهمًا في ضبط خصائص السيراميك وتحسين موثوقية MLCC بشكل فعال. إنها واحدة من المواد الخام المهمة التي لا غنى عنها في عملية تطوير مساحيق السيراميك MLCC المتطورة.
1. ما هي العناصر الأرضية النادرة؟ العناصر الأرضية النادرة، والمعروفة أيضًا باسم المعادن الأرضية النادرة، هي مصطلح عام لعناصر اللانثانيدات ومجموعات العناصر الأرضية النادرة. فهي تمتلك هياكل إلكترونية خاصة وخصائص فيزيائية وكيميائية، كما تُعرف خصائصها الكهربائية والضوئية والمغناطيسية والحرارية الفريدة بأنها كنز المواد الجديدة.
وتنقسم العناصر الأرضية النادرة إلى: العناصر الأرضية النادرة الخفيفة (ذات أعداد ذرية أقل):سكانديوم(دكتوراه)،الإيتريوم(ص)،اللانثانم(لا)،السيريوم(م)،البراسيوديميوم(العلاقات العامة)،النيوديميوم(ND)، البروميثيوم (Pm)،سماريوم(سم) واليوروبيوم(الاتحاد الأوروبي)؛ العناصر الأرضية النادرة الثقيلة (ذات الأعداد الذرية الأكبر):الجادولينيوم(جد)،تيربيوم(السل)،الديسبروسيوم(دي)،الهولميوم(هو)،الإربيوم(إيه)،الثوليوم(تم)،الإيتربيوم(يب)،اللوتيتيوم(لو).
تستخدم أكاسيد الأتربة النادرة على نطاق واسع في صناعة السيراميك، بشكل رئيسيأكسيد السيريوم, أكسيد اللانثانم, أكسيد النيوديميوم, أكسيد الديسبروسيوم, أكسيد السماريوم, أكسيد الهولميوم, أكسيد الإربيوم، إلخ. يمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة أو كمية ضئيلة من الأتربة النادرة إلى السيراميك إلى تغيير كبير في البنية المجهرية وتكوين الطور والكثافة والخواص الميكانيكية والخواص الفيزيائية والكيميائية وخصائص التلبيد للمواد الخزفية.
2. تطبيق الأتربة النادرة في MLCCتيتانات الباريومهي واحدة من المواد الخام الرئيسية لتصنيع MLCC. يتمتع تيتانات الباريوم بخصائص كهرضغطية وكهروضوئية وعازلة ممتازة. يحتوي تيتانات الباريوم النقي على معامل درجة حرارة ذو سعة كبيرة، ودرجة حرارة تلبيد عالية، وفقدان عازل كبير، وغير مناسب للاستخدام المباشر في تصنيع المكثفات الخزفية.
أظهرت الأبحاث أن الخصائص العازلة لتيتانات الباريوم ترتبط ارتباطًا وثيقًا ببنيتها البلورية. من خلال المنشطات، يمكن تنظيم التركيب البلوري لتيتانات الباريوم، وبالتالي تحسين خصائصه العازلة. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن تيتانات الباريوم ذات الحبيبات الدقيقة ستشكل هيكلًا أساسيًا للصدفة بعد التطعيم، مما يلعب دورًا مهمًا في تحسين خصائص درجة حرارة السعة.
يعد تطعيم العناصر الأرضية النادرة في هيكل تيتانات الباريوم إحدى طرق تحسين سلوك التلبيد وموثوقية MLCC. يمكن إرجاع الأبحاث التي أجريت على تيتانات الباريوم المشبعة بالأيونات الأرضية النادرة إلى أوائل الستينيات. تؤدي إضافة أكاسيد أرضية نادرة إلى تقليل حركة الأكسجين، مما يمكن أن يعزز استقرار درجة حرارة العزل الكهربائي والمقاومة الكهربائية للسيراميك العازل، ويحسن أداء وموثوقية المنتجات. تشمل أكاسيد الأرض النادرة المضافة بشكل شائع ما يلي:أكسيد الإيتريوم(Y2O3), أكسيد الديسبروسيوم (Dy2O3), أكسيد الهولميوم (Ho2O3)، إلخ.
حجم نصف قطر الأيونات الأرضية النادرة له تأثير حاسم على موضع قمة كوري للسيراميك القائم على تيتانات الباريوم. يمكن أن يؤدي تطعيم العناصر الأرضية النادرة ذات أنصاف أقطار مختلفة إلى تغيير معلمات الشبكة للبلورات ذات الهياكل الأساسية للقشرة، وبالتالي تغيير الضغوط الداخلية للبلورات. يؤدي تعاطي أيونات الأرض النادرة ذات الأقطار الأكبر إلى تكوين أطوار تكعيبية كاذبة في البلورات وضغوط متبقية داخل البلورات؛ يؤدي أيضًا إدخال أيونات أرضية نادرة ذات أنصاف أقطار أصغر إلى توليد ضغط داخلي أقل ويمنع انتقال الطور في البنية الأساسية للصدفة. حتى مع وجود كميات صغيرة من المواد المضافة، فإن خصائص أكاسيد الأتربة النادرة، مثل حجم الجسيمات أو شكلها، يمكن أن تؤثر بشكل كبير على الأداء العام أو جودة المنتج. يتطور MLCC عالي الأداء باستمرار نحو التصغير والتكديس العالي والسعة الكبيرة والموثوقية العالية والتكلفة المنخفضة. لقد دخلت أحدث منتجات MLCC في العالم إلى المقياس النانوي، ويجب أن يكون لأكاسيد الأتربة النادرة، باعتبارها عناصر منشطات مهمة، حجم جسيمات نانوية وتشتت جيد للمسحوق.
وقت النشر: 25 أكتوبر 2024