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在我們的日常生活中，各種各樣的電子產(chǎn)品給我們的生活、工作、學(xué)習(xí)帶來了很大的便利。電子產(chǎn)品由許許多多細(xì)小的電子元器件構(gòu)成，而電容器正是其中應(yīng)用十分廣泛的電子元件之一。電容器種類眾多，在電路中發(fā)揮不同的作用，例如應(yīng)用于電源電路，實現(xiàn)旁路、去耦、濾波和儲能的作用；應(yīng)用于信號電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數(shù)的作用。
而陶瓷電容器，顧名思義，就是一種介質(zhì)材料為陶瓷的電容器，除此之外介質(zhì)材料還有其他的無機(jī)介電材料（如玻璃、云母等），有機(jī)介電材料（如聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等）。一般陶瓷電容器和其他電容器相比，具有使用溫度較高、比容量大、耐潮濕性好、介質(zhì)損耗較小、電容溫度系數(shù)可在大范圍內(nèi)選擇等優(yōu)點，因此在電子電路中受到廣泛的應(yīng)用。
各類陶瓷電容器
以下將分別介紹三種常見的陶瓷電容器。
一、半導(dǎo)體陶瓷電容器
半導(dǎo)體陶瓷電容分為表面型和晶界層型兩種類型，通常具有容量大，體積小，工作溫度范圍較廣泛，適用于濾波、旁路、耦合等電路中。
半導(dǎo)體陶瓷電容器是一種微小型化電容器，即電容器在盡可能小的體積內(nèi)獲得盡可能大的容量，這也是電容器發(fā)展的趨向之一。對于分離電容器組件來說，微小型化的基本途徑有兩個：①使介質(zhì)材料的介電常數(shù)盡可能提高；②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，通常用來制備陶瓷電容器，常見的鐵電陶瓷多屬鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，如鈦酸鋇陶瓷及其固溶體，也有鎢青銅型、含鉍層狀化合物和燒綠石型等結(jié)構(gòu)。但是用鐵電陶瓷制造普通鐵電陶瓷電容器時，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，較薄時容易碎裂，難于進(jìn)行實際生產(chǎn)操作，其次，陶瓷介質(zhì)很薄時易于造成各種各樣的組織缺陷，生產(chǎn)工藝難度很大。
半導(dǎo)體陶瓷電容器
?。?）表面型陶瓷電容器
表面型半導(dǎo)體陶瓷電容器是指瓷片本體已半導(dǎo)化，然后使其表面重新氧化而形成很薄的介質(zhì)層，之后再在瓷片兩面燒滲電極而形成電容器。
通常用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，根據(jù)不同的形成方式，波動于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行之有效的方案。
?。?）晶界層陶瓷電容器
晶界層型半導(dǎo)體陶瓷電容器是沿著半導(dǎo)體化的瓷體之晶粒邊界處形成絕緣層，再在瓷片兩面燒滲電極，因而形成多個串、并聯(lián)的電容器網(wǎng)。
通常在晶粒發(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，但是整個陶瓷體表現(xiàn)為顯介電常數(shù)很高的絕緣體介質(zhì)。用這種瓷制備的電容器稱為晶界層陶瓷電容器（boundarglayerceramiccapacitor），簡稱BL電容器。
二、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。高壓陶瓷電容器的典型作用是可以消除高頻干擾，廣泛應(yīng)用于負(fù)離子產(chǎn)品、激光、X光機(jī)、控測設(shè)備、高壓包、點火器、發(fā)生器、變壓器、電力設(shè)備、倍壓模塊、焊機(jī)、靜電噴涂及其他需要高壓高頻的機(jī)電設(shè)備。
通常以以高介電常數(shù)的陶瓷擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質(zhì)，涂敷金屬薄膜（通常為銀）經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而形成電極，用鍍錫銅包鋼引線，外表涂以保護(hù)磁漆，或用環(huán)氧樹脂包封而成。其中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，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；鈦酸鍶晶體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，介質(zhì)損耗及電容變化率小，這些優(yōu)點使其作為高壓電容器介質(zhì)是十分有利的。
高壓陶瓷電容器
三、多層片式陶瓷電容器
多層片式陶瓷電容器，也即我們通常說的MLCC（Multi-layerCeramicCapacitors），是片式元件中應(yīng)用廣泛的一類，它是將內(nèi)電極材料與陶瓷坯體以多層交替并聯(lián)疊合，并共燒成一個整體，又稱片式獨石電容器，具有小尺寸、高比容、高精度的特點，可貼裝于印制電路板、混合集成電路基片，有效地縮小電子信息終端產(chǎn)品的體積和重量，提高產(chǎn)品可靠性。
MLCC的結(jié)構(gòu)
MLCC在電子線路中可以起到存儲電荷、阻斷直流、濾波，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、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電源和移動通信設(shè)備中，可部分取代有機(jī)薄膜電容器和電解電容器，并大大提敲高頻開關(guān)電源的濾波性能和抗干擾性能，順應(yīng)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。
MLCC的制造流程
MLCC的三大發(fā)展趨勢：
?。?）小型化
對于便攜式攝錄機(jī)、手機(jī)等袖珍型電子產(chǎn)品，需要更加小型化的MLCC產(chǎn)品。另一方面，由于精密印刷電極和疊層工藝的進(jìn)步，超小型MLCC產(chǎn)品也逐步面世和取得應(yīng)用。
?。?）低成本化
傳統(tǒng)MLCC由于采用昂貴的鈀電極或銀合金電極，其制造成本的70%被電極材料占去，包括高壓MLCC在內(nèi)的新一代MLCC，采用了金屬材料鎳、銅作電極，大大降低了MLCC的成本，但是金屬內(nèi)電極需要在較低的氧分壓下燒結(jié)以保證電極材料的導(dǎo)電性，而過低的氧分壓會帶來介質(zhì)瓷料的半導(dǎo)化傾向，不利于元件的絕緣性和可靠性。
?。?）大容量、高頻化
一方面，伴隨半導(dǎo)體器件低壓驅(qū)動和低功耗化，集成電路的工作電壓已由5V降低到3V和1.5V；另一方面，電源小型化需要小型、大容晶產(chǎn)品以替代體積大的鋁電解電容器。為了滿足這類低壓大容量MLCC的開發(fā)與應(yīng)用，在材料方面，已開發(fā)出相對介電常數(shù)比BaTiO3高1~2倍的弛豫類高介電材料。
而通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對元器件的頻率要求越來越高，在高頻段的某些應(yīng)用中可以替代薄膜電容器，目前我國高頻、超高頻MLCC產(chǎn)品與國外相比仍有一定的差距，其主要原因是缺乏基礎(chǔ)原料及其配方的研發(fā)力度。
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