中文名 | 电容器用陶瓷介质材料 | 外文名 | Ceramic dielectric materials used for capacitors |
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标准号 | GB/T 5596-1996 | 标准类别 | 产品 |
主要起草单位:中华人民共和国电子部 。 2100433B
1996年9月9日,《电容器用陶瓷介质材料》发布。
1997年5月1日,《电容器用陶瓷介质材料》实施。
独石电容比较稳定,问温漂系数小,电容值可以做到1uF,寿命长,等效直流电阻小,价格稍贵。 瓷片电容的高频特性好,但电容值最大只能做到0.1uF。 瓷...
瓷片只插件薄膜型陶瓷电容,分类: 1、高压陶瓷电容,一般耐压1KV以上的。 2、中压陶瓷电容,一般指100-1KV的。 3、低压陶瓷电容,一般指100V以下的。 至于型号:就和普通电容一样,基本的容值...
片式多层陶瓷电容器(MLCC,又称独石电容器)是目前用量最大、发展速度最快的片式元件之一。从下游供应链终端市场来看,电子产品对MLCC的需求呈现出几何级急剧增长,为国内外MLCC厂商带来了良好的发展机...
介绍了采用湿法印刷技术制作的新型抑制EMI滤波元件,即陶瓷板式阵列电容器的结构设计、制造工艺、研究现状及发展方向。该类元件主要用于滤波连接器,其特点是体积小、孔组排列密度高以及机械强度高,可实现电连接器向滤波连接器的直接转换。
环形陶瓷介质电容器,其包括二组内电极,每组内电极与一个端电极相互连接;每组内电极包括一或多层导电膜,分属于不同内电极的相邻导电膜之间间隔有陶瓷的介质膜层,介质膜层和内电极导电膜交替层叠;介质膜层与介质保护层一起被叠压形成均质的电容器体;介质保护层、介质膜层均为环状体,二组内电极的导电膜均为环形膜面,电容器体为带通孔的柱体;端电极包括外环端电极与内环端电极,其中内环端电极的金属化膜覆盖在通孔的内壁,而外环端电极的金属化膜覆盖在柱体的外壁。本发明提供一种能对信号或传输电线的高频电干扰具有综合和良好的抑制作用、且具有较好的耐压设计性能的环形陶瓷介质电容器及其制备和应用方法。
陶瓷材料具有优越的电学、力学、热学等性质,可用作电容器介质、电路基板及封装材料等。
陶瓷材料是由氧化物或其他化合物制成坯体后,在接近熔融的温度下,经高温焙烧制得的材料。通常包括原料粉碎、浆料制备、坯件成型和高温烧结等重要过程。陶瓷是一个复杂的多晶多相系统,一般由结晶相、玻璃相、气相及相界交织而成,这些相的特征、组成、相对含量及其分布情况,决定着整个陶瓷的基本性质。
陶瓷中的晶相通常指那些大小不同、形状不一、取向随机的晶粒,晶粒的直径通常为几微米至几十微米。晶相可以同属一种化合物或一种晶系,也可以是不同化合物或不同晶系。陶声中若存在两种以上组成和结构互不相同的晶粒时,则称其为多晶相陶瓷,其中相对含量最多产品相称为主晶相,其他的称为副品相。其中主晶相的性能基本上决定了材料的性能,如相对f电常数、电导率、损耗及热膨胀系数等。所以,要获得性能良好的陶瓷,就必须选择适当的:晶相。此外,还应考虑晶粒的大小、均匀程度、晶粒取向、晶界形成及杂质分布等情况。
晶粒间界是指两个晶粒之间的过渡区,在这个过渡区内,品格结构的完整性或化学成分与晶粒体内有显著的区别。在晶粒间界上通常聚集着大量的位错、热缺陷与杂质缺陷,因而对陶瓷材料的力学性能和电学性能有重大影响。
气相一般分布于晶界、重结晶晶体内和玻璃相中,它是陶瓷组织结构中很难避免的一部分。其来源于烧成过程中各个晶粒之间不可能实现完全紧密的镶嵌,玻璃相也不可能完全填充各个晶粒的空隙;也可能是由于坯料烧结时释放出气体而形成的气孔。气相会严重地影响陶瓷材料的电学性能、力学性能和热学性能。一般希望陶瓷中气相的含量越少越好。
陶瓷的微观结构决定了材料的一系列力学性能和电学性能。一致的晶粒组成,微细晶粒的均匀分布及致密的烧结体,可使陶瓷的机械强度和介电性能达到预期的结果。
陶瓷电容器(如图所示)是在陶瓷基体两面形成金属层后焊接引线制成的,这些用作电容器的陶瓷材料被称为瓷介。
与其他电容器的介质材料相比,介电陶瓷有如下特点:
①介电常数和介电常数的温度系数及其机械性能和热物理性能可调控,且介电常数也较大。
②有些介电陶瓷(强介瓷,主要为铁电瓷)的介电常数能随电场强度发生变化,可以用它制造非线性电容器,有时称为压敏电容器。
③原料丰富,成本低,易于大量生产。
除表面层型和晶界层型瓷介外,瓷介最大的缺点是难以做得很薄,故使电容器的容量受到要大限制。此外,瓷介常含有气隙,致使其抗电强度不高,一般不超过35kV/mm。
电容器瓷介有多种分类方法。按用途可分为:1类瓷,用于制造1类(高频)瓷介电容器;2类瓷,用于制造2类(铁电)瓷介电容器;3类瓷,用于制造3类(半导体)瓷介电容器。其中相对介电常数较大(ε=12~600)的1类瓷称为高介瓷;而把相对介电常数更高(ε=103~104)的2类瓷称为强介瓷;而相对介电常数较低(ε<10.5)的3类瓷称为低介瓷。高介瓷和低介瓷的tanδ很小,适合于制造高频电路中的电容器,故称之为高频瓷。由于强介瓷的tanδ大,只适合于制造低频电路中应用的电容器,因而又称之为低频瓷。工程上一般采用混合分类的方法,将电容器瓷分为高介瓷、强介瓷、独石瓷和半导体晶界瓷。下面主要介绍几种低介、高介瓷和强介瓷的性能特点。
滑石瓷是一种典型的低介瓷。滑石瓷是以天然滑石(3MgO·4SiO2·H2O)为主要原料制备而成的,故此取名滑石瓷。它的主晶相是原顽辉石,即偏硅酸镁(MgO-SiO2)。滑石瓷的配方中除主要成分滑石外,为改进工艺条件及改善瓷料的性能,还引进了一系列的添加物,如黏土、菱镁矿、碳酸钡等。
滑石瓷是一种低介结构陶瓷,属于硅酸盐中的MgO—Al2O3一SiO2系统。滑石瓷的特点是介电常数很低,介质损耗很小,工艺性能好,便于制造形状复杂的零件。另外,它的矿源丰富,产品成本低,因此一直是应用最广的结构陶瓷之一。
滑石瓷的介电常数虽然不高,但它具有高的绝缘强度,而且高频下的介质损耗角正切值很低,其tanδ值可低达(3.5~4)×10-4,因而可用来制造各种小容量的高压电容器、高压大功率瓷介电容器。滑石瓷还具有较高的静态抗弯强度、较小的线膨胀系数和较好的化学稳定性。滑石瓷还可用于各种类型的绝缘子、线圈骨架、高频瓷轴、波段开关、电子管座及电阻基体等。它可以用于制造绝大部分的结构零件。
高介瓷的主要品种有金红石瓷、钛酸钙瓷、钛酸镁系瓷、钛酸锆系瓷和锆酸盐瓷;强介瓷主要是以钛酸钡为主晶相的钛酸钡系瓷。
金红石瓷又称二氧化钛瓷,其主晶相为金红石(TiO2),属四方(正方)晶系。这种瓷料的相对介电常数约为80~90,介电常数的温度系数αε为-(750~850)×10-6/℃,介质损耗小,适合于制造高频瓷介电容器。此外,这种瓷料的成型性能比其他高介电容器瓷好,因而也是制造大功率瓷介电容器的主要瓷料之一。
钛酸钙瓷以钛酸钙(CaTiO3)为主晶相,属钙钛矿型结构。这种瓷料的相对介电常数高,约140~150,介质损耗小,约为(2~4)×10-4,它是一种常用的电容器陶瓷,可用于制造对容量稳定性要求不高的槽路电容器、高频旁路电容器和耦合电容器,还可作为各种电容器瓷料的温度系数调节剂。钛酸钙瓷的相对介电常数很高,但介电常数的温度系数却为很大的负值,可以制造出一种相对介电常数与钛酸钙相当,而温度系数却和金红石相当的钛酸钙一铋化合物一钛酸锶系瓷。
钛酸镁系瓷主要包括钛酸镁瓷、钛酸镁一钛酸钙系瓷、钛酸镁一钛酸镧一钛酸钙系瓷等。其中钛酸镁瓷主晶相为正钛酸镁(2MgO·TiO2)。相对介电常数约16~18,αε=(30±10)×10-6/℃,tanδ=(1~3)×10-4,很适于制造热稳定性高的瓷介电容器。
钛酸锆系瓷的主晶相是钛酸锆(ZrTiO3),这类瓷具有良好的介电性能,介质损耗小,在高温下的介电性能及稳定性优于其他瓷介。
锆酸盐瓷的主要优点是高温介电性能比含钛陶瓷高,含钛的金红石瓷、钛酸镁瓷等通常只能在85℃下工作。工作温度太高且在直流电场作用下,含钛陶瓷容易发生电化学老化,即绝缘电阻逐渐减小,介质损耗逐渐增大,以致最后不能使用。锆酸盐瓷大部分能工作在155℃甚至更高温度下,而很少发生电化学老化。在锆酸盐化合物中,适宜于制造高频电容器的材料只有锆酸钙和锆酸锶两种。
钛酸钡系瓷的相对介电常数很高(4 000~6 000),故又称强介瓷,这类瓷主要是铁电瓷。铁电瓷的特点是相对介电常数随外加电场强度的变化而改变,即具有非线性。根据非线性强弱。可分为强非线性瓷和弱非线性瓷。弱非线性瓷主要用作电容器介质,而制造电压敏感电容器时,则采用强非线性瓷。介电陶瓷主要用于制造体积很小、容量上限较大和用于低频电路的电容器。因此,对它的主要要求首先是相对介电常数大及其温度稳定性好,其次才是抗电强度高和介质损耗角正切值小等。而一般规律是相对介电常数越大的强介瓷,其非线性越强,相对介电常数随温度的变化率也越大。
穿心电容介质
为陶瓷介质,而陶瓷电容的容量会随环境温度变化而变化,这种容量变化会影响滤波器的滤波截止率。陶瓷电容的容量温度变化率是由陶瓷介质本身决定的。因此,选择适当的陶瓷介质非常重要。滤波器所用的电容一般为陶瓷电容。由于其物理结构,这种陶瓷电容又称为穿心电容。
穿心电容自电感较普通电容小得多,故而自谐振频率很高。同时,穿心式设计,也有效地防止了高频信号从输入端直接耦合到输出端。这种低通高阻的组合,在 1GHz 频率范围内,提供了极好的抑制效果。 最简单的穿心结构是由内外电极和陶瓷构成的一个( C 型)或两个电容( Pi 型)。