Anwendung von Seltenerdoxiden in MLCC

Keramisches Formelpulver ist der Kernrohstoff von MLCC und macht 20 bis 45 % der MLCC-Kosten aus. Insbesondere MLCC mit hoher Kapazität stellen strenge Anforderungen an die Reinheit, Partikelgröße, Körnigkeit und Morphologie von Keramikpulver, und die Kosten für Keramikpulver machen einen relativ höheren Anteil aus. MLCC ist ein elektronisches Keramikpulvermaterial, das durch Zugabe modifizierter Additive entstehtBariumtitanat-Pulver, das direkt als Dielektrikum im MLCC verwendet werden kann.
Seltenerdoxidesind wichtige Dotierungskomponenten dielektrischer MLCC-Pulver. Obwohl sie weniger als 1 % der MLCC-Rohstoffe ausmachen, können sie eine wichtige Rolle bei der Anpassung der Keramikeigenschaften und der effektiven Verbesserung der Zuverlässigkeit von MLCC spielen. Sie sind einer der unverzichtbaren wichtigen Rohstoffe im Entwicklungsprozess hochwertiger MLCC-Keramikpulver.
1. Was sind Seltenerdelemente? Seltenerdelemente, auch Seltenerdmetalle genannt, sind ein allgemeiner Begriff für Lanthanoidelemente und Seltenerdelementgruppen. Sie verfügen über besondere elektronische Strukturen sowie physikalische und chemische Eigenschaften und ihre einzigartigen elektrischen, optischen, magnetischen und thermischen Eigenschaften gelten als Schatzkammer neuer Materialien.

Seltenerdelemente werden unterteilt in: leichte Seltenerdelemente (mit kleinerer Ordnungszahl):Scandium(Sc),Yttrium(Y),Lanthan(La),Cer(Ce),Praseodym(Pr),Neodym(Nd), Promethium (Pm),Samarium(Sm) undEuropium(Eu); schwere Seltenerdelemente (mit größerer Ordnungszahl):Gadolinium(G-tt),Terbium(Tb),Dysprosium(Dy),Holmium(Ho),Erbium(Ähm),Thulium(Tm),Ytterbium(Yb),Lutetium(Lu).

Seltenerdoxide werden hauptsächlich in Keramik verwendetCeroxid, Lanthanoxid, Neodymoxid, Dysprosiumoxid, Samariumoxid, Holmiumoxid, Erbiumoxidusw. Die Zugabe einer kleinen Menge oder Spurenmenge seltener Erden zu Keramik kann die Mikrostruktur, Phasenzusammensetzung, Dichte, mechanischen Eigenschaften, physikalischen und chemischen Eigenschaften sowie Sintereigenschaften von Keramikmaterialien stark verändern.

2. Anwendung von Seltenen Erden in MLCCBariumtitanatist einer der Hauptrohstoffe für die Herstellung von MLCC. Bariumtitanat verfügt über hervorragende piezoelektrische, ferroelektrische und dielektrische Eigenschaften. Reines Bariumtitanat hat einen großen Kapazitätstemperaturkoeffizienten, eine hohe Sintertemperatur und einen großen dielektrischen Verlust und ist nicht für die direkte Verwendung bei der Herstellung von Keramikkondensatoren geeignet.

Untersuchungen haben gezeigt, dass die dielektrischen Eigenschaften von Bariumtitanat eng mit seiner Kristallstruktur zusammenhängen. Durch Dotierung kann die Kristallstruktur von Bariumtitanat reguliert und dadurch seine dielektrischen Eigenschaften verbessert werden. Dies liegt vor allem daran, dass feinkörniges Bariumtitanat nach der Dotierung eine Schale-Kern-Struktur bildet, die eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Temperatureigenschaften der Kapazität spielt.

Die Dotierung der Bariumtitanatstruktur mit Seltenerdelementen ist eine Möglichkeit, das Sinterverhalten und die Zuverlässigkeit von MLCC zu verbessern. Die Forschung zu mit Seltenerdionen dotiertem Bariumtitanat lässt sich bis in die frühen 1960er Jahre zurückverfolgen. Durch die Zugabe von Seltenerdoxiden wird die Beweglichkeit von Sauerstoff verringert, was die dielektrische Temperaturstabilität und den elektrischen Widerstand dielektrischer Keramik verbessern und die Leistung und Zuverlässigkeit von Produkten verbessern kann. Zu den häufig zugesetzten Seltenerdoxiden gehören:Yttriumoxid(Y2O3), Dysprosiumoxid (Dy2O3), Holmiumoxid (Ho2O3), usw.

Die Radiusgröße von Seltenerdionen hat einen entscheidenden Einfluss auf die Position des Curie-Peaks von Keramiken auf Bariumtitanatbasis. Die Dotierung von Seltenerdelementen mit unterschiedlichen Radien kann die Gitterparameter von Kristallen mit Schalenkernstrukturen verändern und dadurch die inneren Spannungen der Kristalle verändern. Die Dotierung seltener Erdionen mit größeren Radien führt zur Bildung pseudokubischer Phasen in den Kristallen und zu Eigenspannungen im Inneren der Kristalle; Die Einführung von Seltenerdionen mit kleineren Radien erzeugt außerdem weniger innere Spannungen und unterdrückt den Phasenübergang in der Schalenkernstruktur. Selbst bei geringen Mengen an Zusatzstoffen können die Eigenschaften von Seltenerdoxiden, wie z. B. Partikelgröße oder -form, die Gesamtleistung oder Qualität des Produkts erheblich beeinflussen. Hochleistungs-MLCC entwickelt sich ständig in Richtung Miniaturisierung, hoher Stapelung, großer Kapazität, hoher Zuverlässigkeit und niedrigen Kosten. Die weltweit modernsten MLCC-Produkte sind in die Nanoskala vorgedrungen, und Seltenerdoxide als wichtige Dotierungselemente sollten eine Partikelgröße im Nanomaßstab und eine gute Pulverdispersion aufweisen.