陶瓷材料具有優(yōu)越的電學(xué),、力學(xué),、熱學(xué)等性質(zhì),可用作電容器介質(zhì)、電路基板及封裝材料等,。陶瓷材料是由氧化物或其他化合物制成坯體后,,在接近熔融的溫度下,,經(jīng)高溫焙燒制得的材料,。通常包括原料粉碎、漿料制備,、坯件成型和高溫?zé)Y(jié)等重要過程,。陶瓷是一個(gè)復(fù)雜的多晶多相系統(tǒng),一般由結(jié)晶相,、玻璃相,、氣相及相界交織而成,,這些相的特征、組成,、相對(duì)含量及其分布情況,,決定著整個(gè)陶瓷的基本性質(zhì)。
陶瓷材料做成的陶瓷電容器也叫瓷介電容器或獨(dú)石電容器,,根據(jù)陶瓷材料的不同,,可以分為低頻陶瓷電容器和高頻陶瓷電容器兩類,按結(jié)構(gòu)形式分類,,又可分為圓片狀電容器,、管狀電容器、矩形電容器,、片狀電容器,、穿心電容器等多種。
陶瓷電容器的種類有哪些,?
1,、半導(dǎo)體陶瓷電容器
電容器的微小型化即電容器在盡可能小的體積內(nèi)獲得盡可能大的容量,這是電容器發(fā)展的趨向之一,。對(duì)于分離電容器組件來說,,微小型化的基本途徑有兩個(gè),即使介質(zhì)材料的介電常數(shù)盡可能提高和使介質(zhì)層的厚度盡可能減薄,。
在陶瓷材料中,,鐵電陶瓷的介電常數(shù)很高,但是用鐵電陶瓷制造普通鐵電陶瓷電容器時(shí),,陶瓷介質(zhì)很難做得很薄,。首先是由于鐵電陶瓷的強(qiáng)度低,,較薄時(shí)容易碎裂,,難于進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)操作,其次,,陶瓷介質(zhì)很薄時(shí)易于造成各種各樣的組織缺陷,,生產(chǎn)工藝難度很大。
表面層陶瓷電容器是用BaTiO3等半導(dǎo)體陶瓷的表面上形成的很薄的絕緣層作為介質(zhì)層,,而半導(dǎo)體陶瓷本身可視為電介質(zhì)的串聯(lián)回路,。表面層陶瓷電容器的絕緣性表面層厚度,視形成方式和條件不同,,波動(dòng)于0.01~100μm之間,。這樣既利用了鐵電陶瓷的很高的介電常數(shù),又有效地減薄了介質(zhì)層厚度,,是制備微小型陶瓷電容器一個(gè)行之有效的方案,。
2,、晶界層陶瓷電容器
晶粒發(fā)育比較充分的BaTiO3半導(dǎo)體陶瓷的表面上,涂覆適當(dāng)?shù)慕饘傺趸铮ɡ鏑uO或Cu2O,、MnO2,、Bi2O3、Tl2O3等),,在適當(dāng)溫度下,,于氧化條件下進(jìn)行熱處理,涂覆的氧化物將與BaTiO3形成低共溶液相,,沿開口氣孔和晶界迅速擴(kuò)散滲透到陶瓷內(nèi)部,,在晶界上形成一層薄薄的固溶體絕緣層。這種薄薄的固溶體絕緣層的電阻率很高(可達(dá)1012~1013Ω·cm),,盡管陶瓷的晶粒內(nèi)部仍為半導(dǎo)體,,但是整個(gè)陶瓷體表現(xiàn)為顯介電常數(shù)高達(dá)2×104到8×104的絕緣體介質(zhì)。用這種瓷制備的電容器稱為晶界層陶瓷電容器(boundarg layer ceramic capacitor),,簡(jiǎn)稱BL電容器,。
3、高壓陶瓷電容器
隨著電子工業(yè)的高速發(fā)展,,迫切要求開發(fā)擊穿電壓高,、損耗小、體積小,、可靠性高的高壓陶瓷電容器,。近20多年來,國(guó)內(nèi)外研制成功的高壓陶瓷電容器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng),、激光電源,、磁帶錄像機(jī)、彩電,、電子顯微鏡,、復(fù)印機(jī)、辦公自動(dòng)化設(shè)備,、宇航,、導(dǎo)彈、航海等方面,。
鈦酸鋇基陶瓷材料具有介電系數(shù)高,、交流耐壓特性較好的優(yōu)點(diǎn),但也有電容變化率隨介質(zhì)溫度升高,、絕緣電阻下降等缺點(diǎn),。鈦酸鍶晶體的居里溫度為-250℃,在常溫下為立方晶系鈣鈦礦結(jié)構(gòu),,是順電體,,不存在自發(fā)極化現(xiàn)象,,在高電壓下鈦酸鍶基陶瓷材料的介電系數(shù)變化小,tgδ及電容變化率小,,這些優(yōu)點(diǎn)使其作為高壓電容器介質(zhì)是十分有利的,。
4、多層陶瓷電容器
多層陶瓷電容器(Multilayer Ceramic Capacitor,,MLCC)是片式元件中應(yīng)用最廣泛的一類,,它是將內(nèi)電極材料與陶瓷坯體以多層交替并聯(lián)疊合,并共燒成一個(gè)整體,,又稱片式獨(dú)石電容器,,具有小尺寸、高比容,、高精度的特點(diǎn),,可貼裝于印制電路板(PCB)、混合集成電路(HIC)基片,,有效地縮小電子信息終端產(chǎn)品(尤其是便攜式產(chǎn)品)的體積和重量,,提高產(chǎn)品可靠性。順應(yīng)了IT產(chǎn)業(yè)小型化,、輕量化,、高性能、多功能的發(fā)展方向,。
國(guó)家2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中明確提出將表面貼裝元器件等新型元器件作為電子工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn),。它不僅封裝簡(jiǎn)單、密封性好,,而且能有效地隔離異性電極,。MLCC在電子線路中可以起到存儲(chǔ)電荷、阻斷直流,、濾波,、禍合、區(qū)分不同頻率及使電路調(diào)諧等作用,。在高頻開關(guān)電源,、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電源和移動(dòng)通信設(shè)備中可部分取代有機(jī)薄膜電容器和電解電容器,,并大大提高高頻開關(guān)電源的濾波性能和抗干擾性能,。
陶瓷電容器的應(yīng)用
1、軍工
軍用MLCC作為基礎(chǔ)電子元件,,在航空,、航天、軍用移動(dòng)通訊設(shè)備,、袖珍式軍用計(jì)算機(jī),、武器彈頭控制和軍事信號(hào)監(jiān)控,、雷達(dá)、炮彈引信,、艦艇,、武器系統(tǒng)等軍用電子設(shè)備上的應(yīng)用越來越廣泛。隨著我國(guó)國(guó)防裝備數(shù)字化,、信息化建設(shè)進(jìn)程加快以及軍工市場(chǎng)強(qiáng)烈的國(guó)產(chǎn)化需求,,軍用高可靠MLCC市場(chǎng)前景非常廣闊。2009年中國(guó)軍用MLCC產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模為7.5億元,,而到了2013年則已經(jīng)成長(zhǎng)為 14.4億元,,增長(zhǎng)了接近一倍,預(yù)計(jì)未來依然能夠保持穩(wěn)定而較高的增速,,2019 年有望接近30億元,。
2、工業(yè)
工業(yè)類電容器市場(chǎng)主要包括系統(tǒng)通訊設(shè)備,、工業(yè)控制設(shè)備,、醫(yī)療電子設(shè)備、汽車電子,、精密儀器儀表,、石油勘探設(shè)備等。工業(yè)設(shè)備朝機(jī)電一體化,、智能化的趨勢(shì)發(fā)展,,應(yīng)用電子控制、數(shù)據(jù)分析,、界面顯示的信息化比例不斷提高,, 將為工業(yè)用高可靠 MLCC 產(chǎn)品提供較為廣闊的市場(chǎng)前景。
3,、消費(fèi)類
消費(fèi)類市場(chǎng)包括一般消費(fèi)類產(chǎn)品和高端消費(fèi)類產(chǎn)品,,前者包括筆記本電腦、電視機(jī),、電話機(jī),、普通手機(jī)、普通數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品,;后者包括專業(yè)錄音設(shè)備,、專業(yè)錄像設(shè)備,高檔智能手機(jī)等高檔電子產(chǎn)品,。相對(duì)于軍用,、工業(yè)類 MLCC 產(chǎn)品需求而言,消費(fèi)類產(chǎn)品市場(chǎng)需求最大,。
從全球范圍來看,,日系廠商占有較明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),。在全球前十大MLCC 廠商中,日系廠商全球市場(chǎng)銷量占有率達(dá)到 40%以上,,主要原因在于日系廠商在尖端高容量產(chǎn)品及陶瓷粉末技術(shù)上領(lǐng)先其他國(guó)家和地區(qū)廠商,。與國(guó)外知名廠商相比,國(guó)內(nèi)的陶瓷電容器生產(chǎn)廠家多為中小型企業(yè),,產(chǎn)品大多處于中低檔水平,。