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1、第二章 电容器陶瓷片状电容器贴片式多层陶瓷电容器MLCC 1.电容的基础知识p1）概念：p能存储电荷的容器。p电容器基本模型是一种中间被电介质材料隔开的的双层导体电极所构成的单片器件。这种介质必须是纯绝缘材料。电容器常用的介质材料有空气、天然介质、合成材料。电容器所用陶瓷介质是以钛酸盐为主要成份。p通交隔直p在充电或放电的过程中，两极板上的电荷有积累过程，或者说极板上的电压有建立过程，因此电容器上的电压不能突变。2）电容器两个重要的特性2.电容器的分类p陶瓷介质类（1、2、3类）p有机薄膜类（聚酯PET、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚碳酸酯PC、聚2,6萘乙烯酯PEN、聚苯硫醚PPS）p电解类：
2、钽、铝电解液、有机半导体络合盐TCNQ、导电聚合物阴极聚吡咯（PPY）聚噻吩（PTN）p其他类（云母、云母纸、空气）p陶瓷电容器以其体积小、容量大、结构简单、优良的高频特性、品种繁多、价格低廉、便于大批量生产而广泛应用于家用电器、通信设备、工业仪器仪表等领域。p陶瓷电容器是目前飞速发展的电子技术的基础之 一,今后,随着集成电路（IC)、大规模集成电路 (LSI)的发展,可以预计,陶瓷电容器将会有更大的 发展。1、对电容器瓷的一般要求： 介电常数大，以制造小体积、重量轻的陶瓷电容器， 电容器体积整机体积、重量 介质损耗小，tg=（16）10-4，保证回路的高Q值。 高介电容器瓷工作在高频下时、t
3、g 。 对I类瓷，介电系数的温度系数要系列化。对II类瓷， 则用随温度的变化率表示（非线性）。I类瓷II类瓷 2-1 概述 体积电阻率v高（v1012cm）为保证高温时能有效工作，要求v高 抗电强度Ep要高a、小型化，使=V/db、陶瓷材料的分散性，即使0 +10。微波介质陶瓷的基本性能要求微波介质陶瓷的基本性能要求p2)在-50+100谐振频率温度系数f该尽可能小，保证其在士30ppm/以内，以确保高的频率稳定性。微波介质谐振器一般是以介质材料的某种谐振模式下的谐振频率为中心工作频率，如果谐振频率温度系数过大，微波器件的中心频率将会产生较大的漂移，从而使器件无法稳定工作。近于零的谐振频率温度
4、系数是微波介质陶瓷材料研究者最为关心的微波介电性能之一，对温度系数可调性的探索使得许多新微波介电陶瓷得以开发。 对介质谐振器而言，其频率温度系数f与介质的和热膨胀系数的关系为:作为理想的介质谐振器f=0，而一般为+(510)10-6/，因此，介质材料的应选择在-(1020)10-6/范围内最为适合。微波介质陶瓷的基本性能要求p3)在微波频段，介质损耗要小。在微波频段下，介电损耗 要小，即介质的品质因子要高。使用低损耗的介质材料可以改善谐振器件的品质因子,对稳频用的谐振器来说,高Q可以提高谐振频率控制精度,抑制回路中的电子噪声。对滤波器来说,高Q可以提高同带边缘 信号频率相应陡度,提高频率的利用
5、率。在工作频率下,Q1000即可满足基本的应用要求。此外,对于在某种具体条件下工作的微波介质陶瓷,除了满足以上介电性能要求外,也要考虑到材料的传热系数、绝缘电阻、相对密度和可加工性等因素。同时，材料还应该具有良好的物理、化学稳定性、热膨胀系数小、机械强度大等性能且材料表面、内部缺陷应尽可能少。p（1）低和高Q值的MWDC。低和高Q值的微波介质陶瓷主 要是BaO-MgO-Ta2O5、BaO-ZnO-Ta2O5或BaO-MgO-Nb2O5、BaO- ZnO-Nb2O5系统或它们之间的复合系统MWDC材料。其=25 30，Q=(13)104(在f10GHz下)，f0。主要用于 f8GHz的卫星直播等
6、微波通信机中作为介质谐振器件。p具有A(BB)O3型结构的复合钙钛矿材料。因为具有低介 电损耗tan和高介电常数而被广泛用作微波介质谐振器。 Ba(Zn1/3Ta2/3)O3(BZT)就是这类材料的典型代表，它的介电 常数29，在10GHz下品质因素Q9000，谐振频率温度 系数f110-6/。根据研究，在微波频率下，品质 因素Q随着钙钛矿晶胞的B位Zn2+、Ta5+的增加而增大。 微波介质陶瓷的分类及研究现状p（2）中等和Q值的MWDC。主要是以BaTi4O9、Ba2Ti9O20和 (Zr,Sn)TiO4等为基的微波介质材料，其中的40， Q=(69)103(在f=34GHz下)，f510-
7、6/。主要 用于48GHz频率范围内的微波军用雷达及通信系统中作 为介质谐振器件。p国外报道的研究结果表明：在4.5 GHz下，对于BaTi4O9，=38，Q13103，f=1.410-5/；对于Ba2Ti9O20，=39，Q1.2103，f=410-6/。p单相Ba2Ti9O20陶瓷具有很高的介电常数，很低的介电常数 ，温度系数和微波介质损耗，特别适于制作微波介质谐振 器和卫星用滤波器等高介高频元器件。微波介质陶瓷的分类及研究现状p（3）高而Q值较低的MWDC。目前重点研究的用于0.84GHz频率范围内高介电常数微波介质陶瓷，主要有以下几种体系：钨青铜结构BaO-Ln2O3-TiO2系列。1
8、978年Kolar等人报道了BaO-Nd2O3-TiO2三元系中富TiO2区具有的微波介电性质后，由于此系统的介电常数高，介质损耗低，具有优良的高频特性，因此吸引了许多研究者。许多学者将此类三元化合物固溶体的分子式写为Ba6-xLn8+2x/3Ti18O54(简称BLT体系)； 复合钙钛矿CaO-Li2O-Ln2O3-TiO2系列。该系列实际上是(Li1/2Ln1/2)TiO3和CaTiO3复合而成的。CaTiO3材料在微波频率下具有高、低Q值、较大的正f；而(Li1/2Ln1/2)TiO3则具有高和较大的负f。因而二者的复合有望制备得到高和零f的微波介质材料。 铅基钙钛矿系列。铅 基 钙 钛
9、 矿 系 列 主 要 是 指(Pb1-xCax)ZrO3、(Pb1-xCax)(Mg1/3Nb2/3)O3、(Pb1-xCax)(Fe1/2Nb1/2)O3、(Pb1-xCax)HfO3等系材料。微波介质陶瓷的分类及研究现状微波介质陶瓷材料前景p目前成为研发热点之一的微波介质基片多层共烧多层共烧 结构，需要新型低温烧结低温烧结 微波介质陶瓷系列，其中BiNbO4-CuO系Bi2O3-CaO-Nb2O5系Bi2O3-CaO-ZnO-Nb2O5系BaO-TiO2-Nd2O3-Bi2O3系等，都获得了良好的预期结果。p随着信息技术的加速发展，高品位广播用高频信息量迅速增大5倍以上，因而微波频段的利用将会迅速增加；此外，汽车用无绳电话，便携式移动通信设备，微波接力机及全球卫星通信系统的集成化和组件化，使微波陶瓷的发展面临严峻考验。几种微波介质瓷的性能陶瓷名称Qf/-1测测定频频率 /GHzBa2Ti9O2039.88000+2.04Ba(Mg1/3Ta2/3)O3+1%Mn315000011Ba(Zn1/3Ta2/3)O3+1%Mn30145000.611.4Ba(Mg1/3Ta2/3)O325168004.410.5(Zn,Sn)TiO3381300003(Mg,Ca)TiO2-La2O321800007
