BaTiO3粒径大小对MLCC性能的影响

钛酸钡材料是制备MLCC的最基本也是最重要的原材料。其粒径大小会影响MLCC产品的烧结性能、介电常数、介质损耗，温度特性及容量等多方面。

BaTiO3粒径大小对MLCC性能的影响 (a)200 nm BaTiO3 （b）400 nm BaTiO3

1、对烧结的影响

钛酸钡颗粒大小不同，其烧结成瓷的温度有一定的差异，其他工艺相差无几。一般而言，粉体粒径越小，其表面活性越大，烧结越容易进行，烧结温度较低。

（a）200nm BaTiO3 （b）400 nm BaTiO3

样品烧结自然断面SEM 图片

2、对介电常数和损耗因数的影响

不同粒度对常温下MLCC介电常数( DK )和损耗因数( Df )的影响在常温下测试产品的容量C和损耗因数，根据下面公式可计算出产品的介电常数 DK 。

式中D为生膜厚度；Ｎ为叠层数；S为丝网常数。

从下图曲线可以看出，产品介电常数和介电损耗都是随着BaTiO3粒径增大而增大。水热法合成BaTiO3粉体的过程中，晶粒的生长是由立方相向四方相转变，并且四方相含量会随着陶瓷晶粒尺寸的增大而增加，而四方相具有较高的介电常数，所以粉体粒径较大时，MLCC的介电常数也较大。

不同粒径BaTiO3制备的MLCC介电常数及损耗因数变化

此外，晶粒尺寸的减小，单位体积内低介电常数的晶界所占的比例将明显增加，高介电常数的晶粒芯所占比例将降低。另外，小晶粒尺寸的BaTiO3粉料比表面积更大，与改性剂的接触更充分更均匀，烧结后，改性剂的渗透使得晶界的占比进一步增加。

在200 nm～500 nm尺寸范围内，BaTiO3粉料粒径越小，所制备的MLCC产品的介电常数越低，损耗也随之降低。

3、不同粒度对MLCC击穿电压和绝缘电阻的影响

研究人员以200 V/s的升压速率测试产品的击穿电压，结果下图所示。

BaTiO3粒径大小对MLCC性能的影响

击穿电压与BaTiO3粒度的关系

随着晶粒尺寸的减小，绝缘电阻和击穿电压都随之上升。在额定电压下测试产品的绝缘电阻，结果下图所示。

BaTiO3粒径大小对MLCC性能的影响绝缘电阻与BaTiO3粒度的关系

使用晶粒尺寸越小的产品介质层中晶界占比越大，晶界的高绝缘特性使得越小的晶粒产品具有更好的绝缘性能和耐压特性。

4、不同粒度对温度特性的影响

不同粒径BaTiO3制备的MLCC的温度特性对比

上图是不同粒径BaTiO3所制备的MLCC的容量随温度变化的曲线。当晶粒尺寸越小，产品的容量变化率—温度曲线越平坦。

上述主要是因为改性剂的存在，烧结后的产品介质层中的晶粒是以“芯-壳” 的结构形式存在，具有“芯-壳” 结构的BaTiO3具有平坦的介温曲线。起始BaTiO3粉料粒径将影响晶粒壳的体积比例，在200~500 nm范围内，晶粒尺寸越小，晶粒壳体积占比越大，晶粒芯体积占比越小，使得产品在低温段和高温段的容量变化率越小，温度特性越好。

结论：

BaTiO3粉料粒径大小对MLCC产品的性能有决定性的影响。随着所使用的粉体粒径的减小，产品的介电常数减小，损耗也随之减小。
小粒径的产品具有较好的绝缘和耐电压特性，并且其温度特性也有一定的变化。
值得注意的是，BaTiO3粉料粒径会对产品的使用寿命有较大的影响，小粒径的BaTiO3产品使用寿命将显著延长。因此，在200~500 nm尺寸范围内，使用小粒径的BaTiO3粉料可显著提升MLCC产品的电性能和可靠性。

以上仅为笔者通过文献所描述，若有纰漏，欢迎扫描下方二维码交流探讨。

目前，钛酸钡龙头企业日本堺化学制作的小尺寸钛酸钡可以达到30nm。国内目前实验室可以做到50nm，但放大量用于产业化难度极大。目前国内常规使用的钛酸钡尺寸在200~450nm。主要有山东国瓷、安徽中创、福建贝思科、厦门松元、上海典扬、广西立之亿等企业。

为了进一步加强交流，艾邦建有MLCC产业交流群，诚邀MLCC研发、生产、设备、材料等相关企业和机构参与。目前群友包括：清华大学、国防科大、电子科大、上海硅酸盐研究所、风华高科、宇阳科技、三环集团、火炬电子、微容电子、山东国瓷、鸿远电子、毕克化学、杜邦、日本油脂、宏明电子、中电45所、振华科技、村田、三星、京瓷、太阳诱电、国巨等加入。

BaTiO3粒径大小对MLCC性能的影响

推荐阅读：

活动推荐：

第二届高端电子陶瓷产业高峰论坛

深圳观澜格兰云天酒店

（龙华区观澜大道环观南路）

主要议题

No.	议题	邀请企业
1	MLCC未来发展趋势	宇阳科技陈永学战略总监
2	化学试剂在电子陶瓷浆料中的功能与应用	毕克化学
3	高性能介质材料与元器件	天津大学微电子学院李玲霞教授/博士生导师
4	MLCC用内/外电极材料成分改善研究	江苏博迁新材料江益龙总经理
5	叠层机在高端电子陶瓷上的研发突破	业内知名设备企业（已确认）
6	LTCC高频低介电常数陶瓷生料带	上海晶材新材料汪九山总经理
7	高端电子陶瓷元件的国产化之路	风华高科黄昆 LTCC事业部经理/技术总监
8	MLCC制作过程中失效原因分析	深圳纳科科技段建林总经理
9	多层共烧陶瓷粉料的创新研究	拟邀请华东理工大学曾惠丹教授
10	LTCC材料及工艺研究	电子科技大学李元勋教授
11	LTCC技术工艺集成优化方案	214所何中伟总工艺师
12	抓住5G机遇，加速LTCC技术发展	拟邀请顺络电子
13	HTCC的技术特点、工艺及发展趋势	拟邀请四川六方钰成/艾森达新材料
14	导电浆料在电子陶瓷上的研究应用	拟邀清华大学/乾宇电子/海外华昇
15	LTCC技术在5G通讯用电子陶瓷产品上的应用	拟邀请中电13所/麦捷微电子/54所
16	多层陶瓷电容器瓷料掺杂工艺研究	拟邀请上硅所/国防科技大学
17	温水等静压机用于电子陶瓷的控制系统	拟邀请中电2所
18	激光用于电子陶瓷行业的解决方案	待定

（欢迎产业链朋友推荐或自荐议题！演讲意向请联系周小姐：18320865613 同微信）

部分报名名单（更新至4.25）：

姓名	公司名称	职位
陈**	宇阳科技	战略总监
王**	毕克化学	技术经理
王**	清华大学	教授
李**	天津大学	教授/博士生导师
朱**	中电45所	高级工程师/项目主管
汪**	上海晶材	总经理
田**	潮州三环	项目经理
余**	深圳市信维通信股份有限公司	材料研发工程师
张**	深圳市信维通信股份有限公司	材料研发工程师
倪**	深圳市信维通信股份有限公司	工程师
宋**	深圳市信维通信股份有限公司	射频材料总监
杨**	深圳掌握生活科技有限公司	总经理
付**	深圳艾利佳材料科技有限公司	投资经理
缪**	赣州中瓷科技有限公司	研发总监
林**	昆山雅森电子材料科技	研发主管
徐**	厦门华信安电子科技有限公司	副总经理
周**	深圳市鹏源电子有限公司	产品经理
杨**	深圳市威欣睿电子有限公司	销售经理
熊**	四川华瓷科技有限公司	销售经理
严**	安徽中创电子信息材料有限公司	项目经理
韩**	安徽中创电子信息材料有限公司	高级工程师
董**	包头交大赛福尔新材料有限公司	副总
孙**	埃肯有机硅	市场开发经理
卢**	DUPONTChina	Manager
郭**	河北索亿新材料科技有限公司	总监
岳**	焦作李封工业有限责任公司	销售部长
徐**	上海矽诺国际贸易有限公司	经理
黄**	上海矽诺国际贸易有限公司	销售经理
邓**	上海矽诺国际贸易有限公司	销售经理
陶**	浙江上虞洁华化工有限公司	总经理
徐**	浙江洁美电子科技股份有限公司	客户经理
陈**	浙江洁美电子科技股份有限公司	销售经理
刘**	东莞市中树新材料科技有限公司	总经理
温**	广州市鸿墒贸易有限公司	应用工程师
张**	苏州环维薄膜科技有限公司	总经理
梁**	厦门钨业股份有限公司	海外销售经理
张**	布勒（无锡）商业有限公司深圳办事处	研磨与分散南方区域销售经理
许**	东莞市琅菱机械有限公司	董事长特助
李**	东莞市隆吉仪器有限公司	总经理
陈**	东莞市隆吉仪器有限公司	经理
钟**	东莞市隆吉仪器有限公司	经理
郑**	深圳磨霸智能设备有限公司	总经理
闫**	天津志臻自动化设备有限公司	总经理
薛**	上海住荣科技有限公司	总经理
刘**	上海住荣科技有限公司	副总经理
邵**	新乡市鑫明德机械有限公司	总经理
方**	合肥费舍罗热工装备有限公司	营销总监
方**	合肥费舍罗热工装备有限公司	销售工程师
高**	合肥费舍罗热工装备有限公司	销售工程师
徐**	合肥费舍罗热工装备有限公司	销售工程师
孙**	无锡晨颖机械科技有限公司	销售总监
周**	无锡晨颖机械科技有限公司	销售经理
王**	无锡晨颖机械科技有限公司	销售经理
汪**	汇旭达科技	副总经理
肖**	长沙建宇网印机电设备有限公司	总经理
郑**	成都天大仪器股份有限公司	总经理
蒋**	成都天大仪器股份有限公司	销售经理
罗**	深圳市优图科技有限公司	总经理
肖**	东莞市腾科视觉自动化设备有限公司	总经理
黄**	东莞市腾科视觉自动化设备有限公司	副总
赵**	广州市君翔自动化控制设备有限公司	经理
佟**	欧姆龙自动化	项目工程师
余**	深圳精视智造科技有限公司	业务经理
张**	河南大学	教授
吴**	中国电科13所	主任