中國粉體網訊 多層陶瓷電容器（MLCC）是電子線路中不可或缺的基礎無源電子元器件，被譽為“電子工業大米”。隨著移動通信、人工智能、物聯網等先進技術的快速發展，相關電子設備的功能集成模塊對MLCC的需求量逐年增加。目前，產量最大的MLCC型號是EIA-X7R，其電容溫度系數可以在-55℃至125℃之間保持小于15%。盡管此類MLCC能夠滿足大多數溫度場景應用需求，但對于新興的航空航天和新能源汽車等應用仍然面臨極大的挑戰。在這些高科技領域中，需要MLCC在極寬的溫度范圍內穩定工作以應對極端惡劣的工作環境。現有商業II類MLCC主體瓷料主要依賴于鈦酸鋇（BT）鐵電陶瓷，雖然其介電常數很高，但固有的低居里溫度（TC~120℃）使得這種材料即使通過復合摻雜與“芯殼”結構設計也難以將工作溫度上限延伸至300℃。因此，尋找新的高介超寬溫電容器瓷料并進行工業MLCC制造驗證至關重要。
北京工業大學侯育冬教授團隊與北京元六鴻遠電子科技股份有限公司合作，通過精細的組分設計，在0.69(0.8Na0.5Bi0.5TiO3-0.2K0.5Bi0.5TiO3)-0.31NaTaO3(NBT-KBT-0.31NT)體系中構建出P4bm + Pbnm + R3c類型的極性納米微區（PNRs）組合。研究發現，相對于P4bm + R3c與P4bm + Pbnm組合類型，新的三元PNRs組合類型有利于在超寬溫區內平衡高介電常數與溫度穩定性的關系，進而獲得綜合介電品質優良的介電陶瓷。進一步，采用工業流延、絲網印刷與共燒技術制作出標準尺寸1812型的NBT-KBT-0.31NT MLCC。研究團隊通過優化層壓壓力與共燒溫度，實現介電層與鉑內電極間緊密的異質界面結合，構建的 MLCC在-61℃-306℃超寬溫范圍內獲得穩定的高介電常數（εr =907±15%）與低介電損耗（tanδ≤ 0.025），同時兼具優異的高溫絕緣特性。
該工作表明調制弛豫鐵電體PNRs組合類型是設計超寬溫MLCC的有效策略。相關成果以“Boosting ultra-wide temperature dielectric stability of multilayer ceramic capacitor through tailoring the combination types of polar nanoregions”為題發表于中科院一區期刊《Journal of Materiomics》，通訊作者為侯育冬教授，碩士研究生劉嘉成和博士研究生席凱彪為論文的共同一作，北京工業大學為第一通訊單位，合作單位為北京元六鴻遠電子科技股份有限公司。
上述工作得到了國家自然科學基金和北京市自然科學基金等項目的資助。
圖1. 超寬溫MLCCs設計策略示意圖： PNRs組合類型調制與器件異質界面結構優化
圖2. (a) NBT-KBT-0.31NT粉體的粒徑分布；(b) NBT-KBT-0.31NT流延膜的光學照片；(c) 不同層壓壓力NBT-KBT-0.31NT MLCC的超聲無損探測掃描圖像；(d) MLCC尺寸測量光學照片；(e) MLCC橫截面掃描照片；（f-k）Na、K、Bi、Ti、Ta和Pt元素分布；(l) MLCC橫截面Pt元素線掃分析
（中國粉體網編輯整理/空青）
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