Fabrication and properties of multilayer capacitors with multicomponent ferroelectric dielectric

• Autorzy: Kulawik J. , Szwagierczak D.

Warianty tytułu

PL

Wytwarzanie i właściwości wielowarstwowych kondensatorów z wieloskładnikowym ferroelektrycznym dielektrykiem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Tape casting and LTCC technology were used for fabrication of multilayer capacitors with 0.26Pb(Mg1/3Nb2/3)O₃-0.26Pb(Zn1/3Nb2/)O₃-0.26Pb (Fe2/3W1/3)O₃-0.14Pb(Fe1/2Nb1/2)O₃-0.08BaTiO₃ dielectric layers. The organic part of a slip comprises polyvinyl butyral as a binder, fish oil as a dispersant, polyethylene glycol and dibutyl phthalate as plasticizers, toluene and isopropyl alcohol as solvents. Test multilayer capacitors containing 30 green tapes 50 μm thick were fired at 850°C. Impedance spectroscopic studies of capacitors were carried out in the temperature range from -55 to 440°C at frequencies 10 Hz - 2 MHz. Microstructure of the dielectric layers and their compatibility with Ag electrodes were studied using a scanning electron microscope. The multilayer ceramic capacitors exhibit high capacitance reaching 1 μF and relatively low temperature coefficient of capacitance. There are two high and broad maxima in the temperature dependence of dielectric permittivity - the first one related to the ferroelectric transition at 40°C and the second one attributed to dielectric relaxation which occurs in the temperature range 190-440°C.

PL

Zastosowano technologię odlewania folii i technologię LTCC do wytwarzania wielowarstwowych kondensatorów z dielektrycznymi warstwami o składzie 0.26Pb(Mg1/3Nb2/3)O₃-0.26Pb(Zn1/3Nb2/)O₃-0.26Pb (Fe2/3W1/3)O₃-0.14Pb(Fe1/2Nb1/2)O₃-0.08BaTiO₃. Część organiczna gęstwy do odlewania folii zawiera poliwinylobutyral jako spoiwo, ftalan dwubutylu i glikol polietylenowy jako zmiękczacze, olej rybi jako dyspersant oraz toluen i alkohol izopropylowy jako rozpuszczalniki. Testowe wielowarstwowe kondensatory złożone z 30 surowych warstw o grubości 50 μm wypalono w temperaturze 850°C. Przeprowadzono badania kondensatorów metodą spektroskopii impedancyjnej w zakresie temperatur -55...440°C i w zakresie częstotliwości 10 Hz - 2 MHz. Przy użyciu mikroskopu skaningowego badano mikrostrukturę warstw dielektrycznych i ich kompatybilność z elektrodami Ag. Wielowarstwowe ceramiczne kondensatory wykazują wysoką pojemność sięgającą 1 μF i relatywnie niski temperaturowy współczynnik pojemności. Na temperaturowej zależności przenikalności elektrycznej występują dwa wysokie i szerokie maksima - pierwsze związane z ferroelektryczną przemianą w temperaturze 40°C i drugie, które można przypisać dielektrycznej relaksacji, występujące w zakresie temperatur 190...440°C.

Słowa kluczowe

EN

tape casting; LTCC technology; multilayer capacitor; relaxor

PL

odlewanie folii; technologia LTCC; wielowarstwowy kondensator; relaksor

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 53, nr 4
• Strony: 25--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Kulawik J.

autor

Szwagierczak D.

• Instytut Technologii Elektronowej, Oddział w Krakowie

Bibliografia

• [1] Shrout T. R., Dougherty J. P.: Lead Based Pb(B1B2)O3 Relaxors vs BaTiO3, Dielectrics for Multilayer Capacitors. Ceramic Transactions, Ceramic Dielectrics: Composition, Processing, and Properties, American Ceramic Society, Columbus, OH, Vol. 8, 1990, pp. 3-19.
• [2] Sakabe Y.: Multilayer ceramic capacitors. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci., Vol. 2, No 5, 1997, pp. 584-587.
• [3] Furukawa O., Harata M., Imai M., Yamashita Y.: Low firing high dielectric constant X7R ceramic dielectric for multilayer capacitors based on relaxor and barium titanate composite. J. Mater. Sci., Vol. 26, 1991, pp. 5838-5842.
• [4] Tavernor A.W., Li H. P. S., Stevens R.: Production and Characterization of Composite Relaxor Ferroelectric Multilayer Structures. J. Eur. Ceram. Soc., Vol. 19, 1999, pp. 1859-1863.
• [5] Kishi H., Mizuno Y., Chazono H.: Base-Metal Electrode-Multilayer Ceramic Capacitors: Past, Present and Future Perspectives. Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 42, 2003, pp.1-15.
• [6] Yoon D. H., Lee B. I.: Processing of barium titanate tapes with different binders for MLCC applications - Part I: Optimization using design of experiments. J. Eur. Ceram. Soc., Vol. 24, 2004, pp. 739-752.
• [7] Yoon D. H., Lee B. I.: Processing of barium titanate tapes with different binders for MLCC applications - Part II: Comparison of the properties. J. Eur. Ceram. Soc., Vol. 24, 2004, pp. 753-761.
• [8] Hyun K. H., Lee S., Cho C. W., Paik U., Kim D. H., Na E. S., Park J. G.: Improvement in the volume efficiency of multilayered ceramic capacitors (MLCCs). J. Electroceram., Vol. 17, 2006, pp. 351-354.