奈米稀土氧化物的挑選與使用注意事項

在小型化與5G的趨勢下,被動元件被要求讓要更高壓,更高容,更高可靠度,以及更薄層化,此時奈米稀土氧化物就扮演很重要的角色。

稀土氧化物粉體本身是比較具有活性(和一般氧化物比較),這特性在奈米粒徑時,更是凸顯。為因應被動元件的小型化,奈米稀土氧化物使用越來越多。奈米稀土氧化物如何使用得當,是生產廠商相當重要的課題。

以下列出奈米稀土氧化物的挑選與使用注意事項:

1.合適的包裝方式:

大部分的奈米稀土氧化物都容易受潮,部分容易吸收CO2,甚至有些會水氣與CO2同時吸收,而反應成碳酸鹽類。這樣會讓稀土的特性變化,也造成元件的生產品質不穩定。因此使用前後,都需要選擇合適的包裝方式,以確保奈米稀土氧化物粉的穩定。

2.合適的分散處理:

奈米陶瓷粉體都容易發生凝團,稀土氧化物也不例外.要克服奈米稀土氧化物的凝聚問題,不外乎:(1)在製漿料時,添加適合的分散劑。(2)選擇合適的球磨或攪拌製程。(3)從粉體根本解決,把粉體進行合適的表面處理,讓粉不發生團聚並輕易分散在漿料中。

奈米稀土氧化物因粉體本身的表面狀況,容易受環境與水等影響,因此表面處理技術比一般的氧化物粉體來得高難度。另外,由於奈米稀土氧化物的高單價,以及微量添加就會讓特性有顯著的變化,因此讓奈米稀土氧化物,可以均勻分散在鈦酸鋇或其他的陶瓷粉中,更顯得重要。讓奈米稀土氧化物分散均勻,除了可以更確保品質與良率外,添加量也可大幅下降,是一舉兩得的好作法。

3.奈米稀土氧化物種類的挑選:

不同的鈦酸鋇的鋇鈦組成,以及不同特性的考量,需要選擇不同的稀土種類。這方面有相當多的研究發表,許多被動元件大廠有相當多的專利與生產實積,多數採用混搭的稀土種類,去提升元件特性。

而奈米稀土氧化物也常被作為助燒結使用,以氧化釔為例,它是氮化鋁常用的助燒結劑。氧化釔的粒度與添加量,影響燒結後的氮化鋁的導熱值甚劇。有客戶反應,使用㎛級的氧化釔常需要5-6wt%添加量,才能有效降低燒結,相同的氮化鋁,若使用奈米級的氧化釔,卻只需要2-4wt%添加量,大幅降低氧化釔添加成本,更重要的是讓氮化鋁的整體含量提高,導熱值也相對提高。目前市售的氮化鋁基板導熱值的差異,除了來自氮化鋁氮化程度不同外(含氧/碳量),氧化釔也是扮演相當重要的角色。