集成電路工藝的突飛猛進(jìn)促進(jìn)了電子整機(jī)向短小輕薄、集成化、智能化和多功能化方向發(fā)展。由此，設(shè)備中高性能處理器在高負(fù)載工作時(shí)產(chǎn)生的大量熱量也使得各種電子元件的高溫穩(wěn)定性面臨越來(lái)越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。其中，有“工業(yè)大米”之稱的多層陶瓷電容器（Multilayer Ceramic Capacitor，簡(jiǎn)稱MLCC）作為應(yīng)用最廣泛的表面貼裝元件，它的高溫性能幾乎等同于設(shè)備的高溫性能。

圖表 1 MLCC結(jié)構(gòu)示意圖

如圖所示，MLCC通過(guò)陶瓷電介質(zhì)和金屬內(nèi)電極交替堆疊并經(jīng)共燒而成，兩個(gè)相鄰的內(nèi)電極構(gòu)成一個(gè)平板電容，一個(gè)MLCC就相當(dāng)于若干個(gè)這樣的平板電容器并聯(lián)層數(shù)、介質(zhì)材料的厚度及介電常數(shù)決定了整個(gè)MLCC的容量。

為了滿足不同的應(yīng)用需求和性能要求，MLCC主要基于其電氣特性、材料類型、溫度特性、容值范圍和電壓等級(jí)進(jìn)行分類。EIA-X7R型號(hào)主體瓷料主要依賴于鈦酸鋇（BT）鐵電陶瓷，因?yàn)槠渚C合性能表現(xiàn)優(yōu)異（其電容溫度系數(shù)可以在-55℃至125℃之間保持小于15%），適用于各種電子電路，從消費(fèi)電子到工業(yè)和汽車電子，能夠滿足大多數(shù)溫度場(chǎng)景應(yīng)用需求，也是目前產(chǎn)量最大的MLCC型號(hào)。問(wèn)題是鈦酸鋇雖然介電常數(shù)很高，但固有的低居里溫度（TC~120℃）使其難以將工作溫度上限延伸至300℃以上。隨著市場(chǎng)上對(duì)高溫穩(wěn)定性的要求越來(lái)越嚴(yán)苛，尋找新的高介超寬溫電容器瓷料并進(jìn)行工業(yè)MLCC制造驗(yàn)證至關(guān)重要——粉料配方中的電子級(jí)碳酸鈣在相關(guān)解決方案中不僅嶄露頭角，也因效果顯著而被寄予厚望。

圖表 2 MLCC在汽車零器件方向的應(yīng)用

電子級(jí)碳酸鈣，是電子陶瓷生產(chǎn)所需的專用非金屬礦物粉體材料之一。高純超細(xì)碳酸鈣填充在電子陶瓷中，能降低介電常數(shù)對(duì)溫度的依賴、改變居里溫度、提高耐電壓和鐵電性能，是用作限流保護(hù)/消磁/啟動(dòng)/發(fā)熱元件（PTC）、多層陶瓷電容器元件（MLCC）、微波元件、壓電/壓敏元器件的優(yōu)質(zhì)填充材料。

圖表 3 電子級(jí)碳酸鈣SEM圖像和粒徑分布直方圖

那么碳酸鈣又是如何保障電子元件高溫環(huán)境的穩(wěn)定性呢？

1.降低介電常數(shù)的溫度依賴性：電子級(jí)碳酸鈣作為MLCC中的填充材料，能夠減少介電常數(shù)隨溫度變化的敏感性，這是因?yàn)殡娮蛹?jí)碳酸鈣具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，不會(huì)因溫度升高而發(fā)生顯著的化學(xué)或物理變化。碳酸鈣的加入可能會(huì)導(dǎo)致宿主材料晶格的畸變，這種畸變可以影響材料的介電性能，包括其隨溫度變化的特性，進(jìn)一步影響MLCC介質(zhì)材料的相變溫度和類型，如從鐵電相到順電相的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而影響介電常數(shù)的溫度系數(shù)。

圖表 4 碳酸鈣摻雜對(duì)BaTiO₃居里溫度的影響

2.晶粒細(xì)化作用：電子級(jí)碳酸鈣可以作為晶粒細(xì)化劑，促進(jìn)MLCC介質(zhì)材料中晶粒的均勻生長(zhǎng)，提高材料的致密性，細(xì)小均勻的晶粒可以在高溫下保持較好的介電性能，減少因溫度變化引起的介電性能波動(dòng)從而提高高溫下的穩(wěn)定性。

圖表 5 碳酸鈣摻雜對(duì)BaTiO₃材料致密性的影響

3.優(yōu)化介質(zhì)特性:電子級(jí)碳酸鈣的加入有助于優(yōu)化MLCC介質(zhì)的介電性能，提高其在極端溫度下的可靠性和穩(wěn)定性。這可能與電子級(jí)碳酸鈣的高純度和精細(xì)分散性有關(guān)，有助于提高M(jìn)LCC的整體性能。在某些研究中，通過(guò)優(yōu)化層壓壓力與共燒溫度，實(shí)現(xiàn)了介電層與內(nèi)電極之間更緊密的結(jié)合，構(gòu)建的MLCC在超寬溫度范圍內(nèi)（如-61℃至306℃）獲得穩(wěn)定的高介電常數(shù)。

圖表 6 碳酸鈣摻雜對(duì)BaTiO₃陶瓷材料介電常數(shù)的影響

目前高端MLCC市場(chǎng)主要由日韓廠商主導(dǎo)，中國(guó)大陸MLCC制造商約占全球6%的份額。隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)水平的提高和產(chǎn)能的擴(kuò)張，電子級(jí)碳酸鈣的國(guó)產(chǎn)化率有望持續(xù)提升，減少對(duì)進(jìn)口的依賴。除了MLCC，電子級(jí)碳酸鈣還可用于PTC熱敏電阻、微波通信器件、功能陶瓷材料等領(lǐng)域。隨著技術(shù)進(jìn)步、市場(chǎng)需求增長(zhǎng)以及國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程的推進(jìn)，對(duì)電子級(jí)碳酸鈣的需求還將有相當(dāng)長(zhǎng)的上升期。

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