Proszek ceramiczny jest podstawowym surowcem MLCC, stanowiącym 20% ~ 45% kosztów MLCC. W szczególności wysokowydajne MLCC ma rygorystyczne wymagania dotyczące czystości, wielkości cząstek, ziarnistości i morfologii proszku ceramicznego, a koszt proszku ceramicznego stanowi stosunkowo większą część. MLCC to elektroniczny proszek ceramiczny powstały w wyniku dodania modyfikowanych dodatkówproszek tytanianu baru, który może być bezpośrednio stosowany jako dielektryk w MLCC.
Tlenki ziem rzadkichsą ważnymi składnikami domieszkującymi proszków dielektrycznych MLCC. Chociaż stanowią one mniej niż 1% surowców MLCC, mogą odegrać ważną rolę w dostosowywaniu właściwości ceramiki i skutecznej poprawie niezawodności MLCC. Są jednym z niezbędnych i ważnych surowców w procesie rozwoju wysokiej klasy proszków ceramicznych MLCC.
1. Czym są pierwiastki ziem rzadkich? Pierwiastki ziem rzadkich, znane również jako metale ziem rzadkich, to ogólne określenie pierwiastków lantanowców i grup pierwiastków ziem rzadkich. Mają specjalne struktury elektroniczne oraz właściwości fizyczne i chemiczne, a ich unikalne właściwości elektryczne, optyczne, magnetyczne i termiczne są znane jako skarbnica nowych materiałów.
Pierwiastki ziem rzadkich dzielą się na: lekkie pierwiastki ziem rzadkich (o mniejszych liczbach atomowych):skand(Sc),itr(T),lantan(La),cer(Ce),prazeodym(Pr),neodym(Nd), promet (Pm),samar(Sm) ieurop(UE); ciężkie pierwiastki ziem rzadkich (o większej liczbie atomowej):gadolin(Gd),terb(TB),dysproz(D),holm(Ho),erb(Eee),tul(Tm),iterb(Yb),lutet(Lu).
Tlenki ziem rzadkich są szeroko stosowane głównie w ceramicetlenek ceru, tlenek lantanu, tlenek neodymu, tlenek dysprozu, tlenek samaru, tlenek holmu, tlenek erbuitp. Dodanie niewielkiej lub śladowej ilości pierwiastków ziem rzadkich do ceramiki może znacznie zmienić mikrostrukturę, skład fazowy, gęstość, właściwości mechaniczne, właściwości fizyczne i chemiczne oraz właściwości spiekania materiałów ceramicznych.
2. Zastosowanie pierwiastków ziem rzadkich w MLCCTytanian barujest jednym z głównych surowców do produkcji MLCC. Tytanian baru ma doskonałe właściwości piezoelektryczne, ferroelektryczne i dielektryczne. Czysty tytanian baru ma duży współczynnik temperaturowy pojemności, wysoką temperaturę spiekania i duże straty dielektryczne i nie nadaje się do bezpośredniego stosowania w produkcji kondensatorów ceramicznych.
Badania wykazały, że właściwości dielektryczne tytanianu baru są ściśle powiązane z jego strukturą krystaliczną. Poprzez domieszkowanie można regulować strukturę krystaliczną tytanianu baru, poprawiając w ten sposób jego właściwości dielektryczne. Dzieje się tak głównie dlatego, że drobnoziarnisty tytanian baru po domieszkowaniu utworzy strukturę skorupowo-rdzeniową, co odgrywa ważną rolę w poprawie charakterystyki temperaturowej pojemności.
Domieszkowanie pierwiastków ziem rzadkich do struktury tytanianu baru jest jednym ze sposobów poprawy właściwości spiekających i niezawodności MLCC. Badania nad tytanianem baru domieszkowanym jonami ziem rzadkich sięgają wczesnych lat sześćdziesiątych XX wieku. Dodatek tlenków metali ziem rzadkich zmniejsza ruchliwość tlenu, co może poprawić stabilność temperatury dielektryka i oporność elektryczną ceramiki dielektrycznej oraz poprawić wydajność i niezawodność produktów. Powszechnie dodawane tlenki metali ziem rzadkich obejmują:tlenek itru(Y2O3), tlenek dysprozu (Dy2O3), tlenek holmu (Ho2O3) itp.
Rozmiar promienia jonów metali ziem rzadkich ma decydujący wpływ na położenie piku Curie w ceramice na bazie tytanianu baru. Domieszkowanie pierwiastków ziem rzadkich o różnych promieniach może zmienić parametry sieci kryształów o strukturze rdzenia powłokowego, zmieniając w ten sposób naprężenia wewnętrzne kryształów. Domieszkowanie jonów metali ziem rzadkich o większych promieniach prowadzi do powstania w kryształach faz pseudosześciennych i naprężeń szczątkowych wewnątrz kryształów; Wprowadzenie jonów ziem rzadkich o mniejszych promieniach generuje również mniejsze naprężenia wewnętrzne i tłumi przejście fazowe w strukturze rdzenia powłoki. Nawet przy niewielkich ilościach dodatków właściwości tlenków metali ziem rzadkich, takie jak wielkość i kształt cząstek, mogą znacząco wpłynąć na ogólną wydajność lub jakość produktu. Wysokowydajne MLCC stale rozwija się w kierunku miniaturyzacji, wysokiego składowania, dużej pojemności, wysokiej niezawodności i niskich kosztów. Najnowocześniejsze na świecie produkty MLCC weszły do skali nano, a tlenki metali ziem rzadkich, jako ważne pierwiastki domieszkujące, powinny mieć cząstki w skali nano i dobrą dyspersję proszku.
Czas publikacji: 25 października 2024 r