集成电路工艺的突飞猛进促进了电子整机向短小轻薄、集成化、智能化和多功能化方向发展。由此，设备中高性能处理器在高负载工作时产生的大量热量也使得各种电子元件的高温稳定性面临越来越严峻的挑战。其中，有“工业大米”之称的多层陶瓷电容器（Multilayer Ceramic Capacitor，简称MLCC）作为应用最广泛的表面贴装元件，它的高温性能几乎等同于设备的高温性能。

图表 1 MLCC结构示意图

如图所示，MLCC通过陶瓷电介质和金属内电极交替堆叠并经共烧而成，两个相邻的内电极构成一个平板电容，一个MLCC就相当于若干个这样的平板电容器并联层数、介质材料的厚度及介电常数决定了整个MLCC的容量。

为了满足不同的应用需求和性能要求，MLCC主要基于其电气特性、材料类型、温度特性、容值范围和电压等级进行分类。EIA-X7R型号主体瓷料主要依赖于钛酸钡（BT）铁电陶瓷，因为其综合性能表现优异（其电容温度系数可以在-55℃至125℃之间保持小于15%），适用于各种电子电路，从消费电子到工业和汽车电子，能够满足大多数温度场景应用需求，也是目前产量最大的MLCC型号。问题是钛酸钡虽然介电常数很高，但固有的低居里温度（TC~120℃）使其难以将工作温度上限延伸至300℃以上。随着市场上对高温稳定性的要求越来越严苛，寻找新的高介超宽温电容器瓷料并进行工业MLCC制造验证至关重要——粉料配方中的电子级碳酸钙在相关解决方案中不仅崭露头角，也因效果显著而被寄予厚望。

图表 2 MLCC在汽车零器件方向的应用

电子级碳酸钙，是电子陶瓷生产所需的专用非金属矿物粉体材料之一。高纯超细碳酸钙填充在电子陶瓷中，能降低介电常数对温度的依赖、改变居里温度、提高耐电压和铁电性能，是用作限流保护/消磁/启动/发热元件（PTC）、多层陶瓷电容器元件（MLCC）、微波元件、压电/压敏元器件的优质填充材料。

图表 3 电子级碳酸钙SEM图像和粒径分布直方图

那么碳酸钙又是如何保障电子元件高温环境的稳定性呢？

1.降低介电常数的温度依赖性：电子级碳酸钙作为MLCC中的填充材料，能够减少介电常数随温度变化的敏感性，这是因为电子级碳酸钙具有稳定的化学性质，不会因温度升高而发生显著的化学或物理变化。碳酸钙的加入可能会导致宿主材料晶格的畸变，这种畸变可以影响材料的介电性能，包括其随温度变化的特性，进一步影响MLCC介质材料的相变温度和类型，如从铁电相到顺电相的转变，进而影响介电常数的温度系数。

图表 4 碳酸钙掺杂对BaTiO₃居里温度的影响

2.晶粒细化作用：电子级碳酸钙可以作为晶粒细化剂，促进MLCC介质材料中晶粒的均匀生长，提高材料的致密性，细小均匀的晶粒可以在高温下保持较好的介电性能，减少因温度变化引起的介电性能波动从而提高高温下的稳定性。

图表 5 碳酸钙掺杂对BaTiO₃材料致密性的影响

3.优化介质特性:电子级碳酸钙的加入有助于优化MLCC介质的介电性能，提高其在极端温度下的可靠性和稳定性。这可能与电子级碳酸钙的高纯度和精细分散性有关，有助于提高MLCC的整体性能。在某些研究中，通过优化层压压力与共烧温度，实现了介电层与内电极之间更紧密的结合，构建的MLCC在超宽温度范围内（如-61℃至306℃）获得稳定的高介电常数。

图表 6 碳酸钙掺杂对BaTiO₃陶瓷材料介电常数的影响

目前高端MLCC市场主要由日韩厂商主导，中国大陆MLCC制造商约占全球6%的份额。随着国内企业技术水平的提高和产能的扩张，电子级碳酸钙的国产化率有望持续提升，减少对进口的依赖。除了MLCC，电子级碳酸钙还可用于PTC热敏电阻、微波通信器件、功能陶瓷材料等领域。随着技术进步、市场需求增长以及国产化进程的推进，对电子级碳酸钙的需求还将有相当长的上升期。

粉体圈 小谭