การใช้แรร์เอิร์ธออกไซด์ใน MLCC

ผงสูตรเซรามิกเป็นวัตถุดิบหลักของ MLCC ซึ่งคิดเป็น 20% ~ 45% ของต้นทุนของ MLCC โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MLCC ความจุสูงมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความบริสุทธิ์ ขนาดอนุภาค ความละเอียดและสัณฐานวิทยาของผงเซรามิก และต้นทุนของผงเซรามิกมีสัดส่วนที่ค่อนข้างสูงกว่า MLCC เป็นวัสดุผงเซรามิกอิเล็กทรอนิกส์ที่เกิดขึ้นโดยการเติมสารเติมแต่งดัดแปลงลงไปผงแบเรียมไททาเนตซึ่งสามารถใช้เป็นอิเล็กทริกใน MLCC ได้โดยตรง
ออกไซด์ของธาตุหายากเป็นส่วนประกอบสำคัญของผงอิเล็กทริกของ MLCC แม้ว่าจะมีสัดส่วนน้อยกว่า 1% ของวัตถุดิบ MLCC แต่ก็สามารถมีบทบาทสำคัญในการปรับคุณสมบัติของเซรามิกและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของ MLCC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ พวกเขาเป็นหนึ่งในวัตถุดิบสำคัญที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการพัฒนาผงเซรามิก MLCC ระดับไฮเอนด์
1. ธาตุหายากคืออะไร? ธาตุหายากหรือที่เรียกว่าโลหะธาตุหายากเป็นคำทั่วไปสำหรับธาตุแลนทาไนด์และกลุ่มธาตุธาตุหายาก พวกมันมีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์พิเศษและคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี และคุณสมบัติทางไฟฟ้า แสง แม่เหล็ก และความร้อนที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกมันนั้นเรียกได้ว่าเป็นขุมสมบัติของวัสดุใหม่

ธาตุหายากแบ่งออกเป็น: ธาตุธาตุหายากชนิดเบา (มีเลขอะตอมน้อยกว่า):สแกนเดียม(วท.),อิตเทรียม(ใช่)แลนทานัม(ลา),ซีเรียม(ซี),เพราโอดิเมียม(ปร)นีโอไดเมียม(Nd), โพรมีเทียม (Pm),ซาแมเรียม(สม) และยูโรเปียม(อียู); ธาตุหายากหนัก (ที่มีเลขอะตอมมากกว่า):แกโดลิเนียม(จีดี)เทอร์เบียม(TB)ดิสโพรเซียม(ได),โฮลเมียม(โฮ)เออร์เบียม(เอ่อ)ทูเลียม(TM)อิตเทอร์เบียม(ใช่)ลูทีเซียม(ลู).

ออกไซด์ของธาตุหายากถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเซรามิกเป็นส่วนใหญ่ซีเรียมออกไซด์, แลนทานัมออกไซด์, นีโอดิเมียมออกไซด์, ดิสโพรเซียมออกไซด์, ซาแมเรียมออกไซด์, โฮลเมียมออกไซด์, เออร์เบียมออกไซด์ฯลฯ การเติมธาตุหายากลงในเซรามิกในปริมาณเล็กน้อยหรือปริมาณเล็กน้อยสามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาค องค์ประกอบเฟส ความหนาแน่น คุณสมบัติทางกล คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี และคุณสมบัติการเผาผนึกของวัสดุเซรามิกได้อย่างมาก

2. การใช้ธาตุหายากใน MLCCแบเรียมไททาเนตเป็นหนึ่งในวัตถุดิบหลักในการผลิต MLCC แบเรียมไททาเนตมีคุณสมบัติเพียโซอิเล็กทริก เฟอร์โรอิเล็กทริก และอิเล็กทริกที่ดีเยี่ยม แบเรียมไททาเนตบริสุทธิ์มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิความจุสูง อุณหภูมิการเผาผนึกสูง และการสูญเสียอิเล็กทริกขนาดใหญ่ และไม่เหมาะสำหรับใช้โดยตรงในการผลิตตัวเก็บประจุเซรามิก

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติไดอิเล็กทริกของแบเรียมไททาเนตมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างผลึก โครงสร้างผลึกของแบเรียมไททาเนตสามารถควบคุมได้ด้วยการใช้สารโด๊ป ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติอิเล็กทริกของมัน สาเหตุหลักมาจากแบเรียมไททาเนตแบบเม็ดละเอียดจะสร้างโครงสร้างแกนเปลือกหลังจากการเติม ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงลักษณะอุณหภูมิของความจุ

การเติมธาตุหายากลงในโครงสร้างแบเรียมไททาเนตเป็นวิธีหนึ่งในการปรับปรุงพฤติกรรมการเผาผนึกและความน่าเชื่อถือของ MLCC การวิจัยเกี่ยวกับแบเรียมไททาเนตที่เจือด้วยไอออนของธาตุหายากสามารถสืบย้อนกลับไปได้ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 การเติมออกไซด์ของแรร์เอิร์ธช่วยลดการเคลื่อนที่ของออกซิเจน ซึ่งสามารถเพิ่มความคงตัวของอุณหภูมิอิเล็กทริกและความต้านทานไฟฟ้าของเซรามิกอิเล็กทริก และปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ ออกไซด์ของธาตุหายากที่เติมโดยทั่วไป ได้แก่:อิตเทรียมออกไซด์(Y2O3), ดิสโพรเซียมออกไซด์ (ไดทูโอ3), โฮลเมียมออกไซด์ (Ho2O3) ฯลฯ

ขนาดรัศมีของไอออนของธาตุหายากมีผลกระทบสำคัญต่อตำแหน่งของจุดสูงสุดกูรีของเซรามิกที่ใช้แบเรียมไททาเนต การเติมธาตุหายากที่มีรัศมีต่างกันสามารถเปลี่ยนพารามิเตอร์ขัดแตะของคริสตัลที่มีโครงสร้างแกนกลางของเปลือกได้ ดังนั้นจึงเปลี่ยนความเค้นภายในของคริสตัล การเติมไอออนของธาตุหายากที่มีรัศมีมากขึ้นจะนำไปสู่การก่อตัวของเฟสเทียมคิวบิกในผลึกและความเค้นตกค้างภายในผลึก การแนะนำไอออนของธาตุหายากที่มีรัศมีน้อยกว่ายังสร้างความเครียดภายในน้อยลงและยับยั้งการเปลี่ยนเฟสในโครงสร้างแกนกลางของเปลือก แม้ว่าจะมีสารเติมแต่งในปริมาณเล็กน้อย แต่ลักษณะของแรร์เอิร์ธออกไซด์ เช่น ขนาดหรือรูปร่างของอนุภาค อาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพโดยรวมหรือคุณภาพของผลิตภัณฑ์ MLCC ประสิทธิภาพสูงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อการย่อขนาด การซ้อนสูง ความจุขนาดใหญ่ ความน่าเชื่อถือสูง และต้นทุนต่ำ ผลิตภัณฑ์ MLCC ที่ล้ำสมัยที่สุดในโลกได้เข้าสู่ระดับนาโนแล้ว และออกไซด์ของแรร์เอิร์ธซึ่งเป็นองค์ประกอบการเติมที่สำคัญควรมีขนาดอนุภาคระดับนาโนและการกระจายตัวของผงที่ดี