陶瓷配方粉是MLCC的核心原材料，占MLCC成本的20%~45%，特別是高容 MLCC 對于瓷粉的純度、粒徑、粒度和形貌有嚴格要求，陶瓷粉體成本占比相對更高。MLCC是在鈦酸鋇粉體中添加改性添加劑后形成的電子陶瓷粉體材料，可直接用作 MLCC 中的電介質。

稀土氧化物是MLCC介質粉體的重要摻雜成分，雖然占MLCC原料比重不到1%，卻能起到調整陶瓷特性的重要作用，有效改善MLCC的可靠性，是高端MLCC用陶瓷粉體的研制過程中不可或缺的重要原料之一。

1.什么是稀土元素

稀土元素又稱稀土金屬，是鑭系元素和稀土類元素群的總稱，具有特殊的電子結構及物理化學性質，其獨特的電、光、磁、熱性能而被人們稱之為新材料的寶庫。

稀土元素分為：

輕稀土元素（原子序數較?。衡偅⊿c）、釔（Y）、鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、钷（Pm）、釤（Sm）和銪（Eu）；

重稀土元素（原子序數比較大）：釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)。

稀土氧化物在陶瓷中的應用十分廣泛，主要有氧化鈰、氧化鑭、氧化釹、氧化鏑、氧化釤、氧化鈥、氧化鉺等。向陶瓷中摻雜少量或微量的稀土可以極大的改變陶瓷材料的微觀結構、相組成、致密度、力學性能、物理化學性能極燒結性能。

2.稀土在MLCC中的應用

鈦酸鋇是制造MLCC的主要原料之一，鈦酸鋇具有很好的壓電、鐵電和介電性能，純鈦酸鋇的容量溫度系數大、燒結溫度高、介質損耗較大，不宜直接用于制造陶瓷電容器。

圖 鈦酸鋇晶體結構及介電率隨溫度變化 研究表明，鈦酸鋇的介電性能與其晶體結構密切相關，通過摻雜手段可以實現鈦酸鋇晶體結構的調控，進而改善其介電性能。這主要是因為細晶鈦酸鋇摻雜后會形成一種殼-芯結構，這種結構對改善電容量溫度特性有重要的作用。

圖 理想的鈦酸鋇陶瓷的殼-芯結構

摻雜稀土元素于鈦酸鋇結構中，是用來改善MLCC的燒結行為及可靠度性的方式之一。稀土離子摻雜鈦酸鋇的研究可以追溯到20世紀60年代初，稀土氧化物的加入降低氧的遷移率，可以增強介質陶瓷的介電溫度穩定性和耐電特性，提升產品的性能和可靠性。常添加的稀土氧化物有：氧化釔（Y2O3）、氧化鏑（Dy2O3)、氧化鈥（Ho2O3）等。

圖 稀土氧化物摻雜BaTiO3漏電流變化曲線

稀土離子的半徑大小對鈦酸鋇基陶瓷的居里峰的位置有至關重要的影響。不同半徑的稀土元素摻雜會改變具有殼-芯結構晶體的晶格參數，從而改變晶體內應力，半徑較大的稀土離子的摻雜使得晶體產生贗立方相，并使晶體內部產生剩余應力；對于半徑較小的稀土離子的引入產生的內應力也較小，并抑制殼-芯結構產生相變。

即使是少量使用的添加劑，稀土氧化物的特性（例如粒度或顆粒形狀）也會顯著影響產品整體的性能或品質。高性能MLCC不斷向微型化、高疊層、大容量化、高可靠性和低成本化方向發展，世界最前沿的 MLCC 產品已進入納米級，作為其重要的摻雜元素的稀土氧化物應具有納米級的顆粒尺寸和好的粉體分散性。

審核編輯：劉清