陶瓷粉體組合物、陶瓷材料及其所製成的積層陶瓷電容器的製作方法

2023-12-01 22:14:46

專利名稱：：陶瓷粉體組合物、陶瓷材料及其所製成的積層陶瓷電容器的製作方法
技術領域：
：本發明關於一種陶瓷粉體組合物、陶瓷材料及其所製成的積層陶瓷電容器，且特別是有關於一種可符合X5R溫度範圍的陶瓷粉體組合物、陶瓷材料及其所製成的積層陶瓷電容器。
背景技術：
：近年來，由於電子組件的發展趨勢朝向小型化、晶片化、多功能化及高容量化，各種整合型技術開始受到重視，電容器亦不例外，除了組件薄小化與多層化的設計已是不可避免的趨勢外，高電容值及微小晶粒結構的介電材料設計要求也日益嚴謹，因此陶瓷電容器的發展亦朝向在最小體積發揮最大功能的方向進行開發。商用陶瓷電容器的應用可略分為Y5V、X5R、X7R、X8R等規格，其中X5R基本上所要求的規格指在溫度範圍於_55°C85°C間，其相對容值變化量介於+15-15%。
發明內容本發明提供一種陶瓷粉體組合物，可符合X5R溫度範圍。本發明提供一種陶瓷材料，可符合X5R溫度範圍。本發明提供一種積層陶瓷電容器，可符合X5R溫度範圍。本發明提出一種陶瓷粉體組合物，所述陶瓷粉體組成物包括主成份及玻璃質成份，玻璃質成份的含量相對於該主成份為0.22.Omol%，其中主成份由(Ba1^)mTiO3+αMgO+βRe2O3+YMnO+δB2O5組成，其中α、β、y與δ為摩爾比例常數，0.1彡α彡3.0，0.05彡β彡3.0，0.001彡y^0.2,0<δ彡0.1，且0.99彡m彡1.030，0.005^x^0.015,而元素Re選自釔、鉻、鋱、鏑、鈥、鉺、銩及鐿所組成的群組，元素B選自釩、鈮及鉭所組成的群組，而玻璃質成份包括(BayCai_y)SiO3，其中0<y<1。本發明另提出一種陶瓷材料，由上述的陶瓷粉體組合物所燒結而成。本發明另提出一種積層陶瓷電容器，積層陶瓷電容器包含陶瓷介電質、複數個內部電極、複數個內部電極以及至少一外部電極。陶瓷介電質由如上述的陶瓷粉體組合物燒結而成，而這些內部電極平行延伸於該陶瓷介電質內，且外部電極則曝露於陶瓷介電質外，並電性連接該些內部電極。綜上所述，本發明透過主成份與玻璃質成份之間的相互搭配，提供一種可符合X5R溫度範圍的陶瓷粉體組合物、陶瓷材料及其所製成的積層陶瓷電容器。圖1是積層陶瓷電容器容值變化率與溫度的關係圖；及圖2是積層陶瓷電容器的結構剖面圖。具體實施例方式以下將參照相關圖示，說明依本發明較佳實施方式的陶瓷粉體組合物，為使便於理解，下述實施方式中的相同組件以相同的符號標示來說明。本發明的陶瓷粉體組合物，以特定比率的主成份與玻璃質成份彼此搭配進行燒結，其中玻璃質成份的含量相對於該主成份為0.22.Omol%，換句話說，當主成份的比例為1摩爾時，玻璃質成份的比例可介於0.002至0.02摩爾之間。透過上述比例將主成份與玻璃質成份進行燒結之後，可以提供一種符合X5R溫度範圍的陶瓷粉體組合物。主成份由(Ba1^xCax)mTiO3+αMgO+βRe2O3+YMnO+δB2O5組成，其中α、β、γ與δ為摩爾比例常數，0.1彡α^3.0,0.05^β^3.0,0.001^γ彡0.2，0<δ彡0.1，且0.99彡m彡1.030,0.005彡χ彡0.015，而元素Re選自釔(Y)、鉻(Cr)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)及鐿(Yb)所組成的群組，元素B選自釩(V)、鈮(Nb)及鉭(Ta)所組成的群組。玻璃質成份為(BayCai_y)SiO3(以下簡稱BCG)，其中0<y<1，較佳的數值y的範圍為0.3彡y彡0.6，而玻璃質成份BCG為一種包括BaO、CaO及SiO2的材料。將上述比例的主成份與玻璃質成份彼此搭配進行燒結，燒結溫度約介於1190°C1300°C，當燒結之後，就可以形成為陶瓷材料，應用於積層陶瓷電容組件。以下舉出實驗例1至實驗例4來說明本發明，其中實驗例1至實驗例4的玻璃質成份以材料BCG為例，但是本發明並不僅限於以下之實驗例。實驗例1實驗例1是觀察改變主成份中=(BahCax)mTiO3WX值與m值的實施方式。請先參閱表1，表1分別固定主成份中Mg0、Y203、Mn0、V205、Cr203和玻璃質成份(BCG)的混合比例，其中Mg0、Y203、Mn0、V2O5、Cr2O3和BCG的固定添加摩爾百比例分別為2.3,0.13,0.007,0.024、1.74和1.87，而改變的X值與m值範圍介於0.01彡χ彡0.06,0.9948^m^0.9988。請參閱表2，表2是將表1內所示的9組(AlA9)，在1235°C以下燒結後陶瓷材料的特性表現，從表2可知，AlA9組的陶瓷粉體主組合物，其特性表現均可符合X5R規格。表1tableseeoriginaldocumentpage5表2tableseeoriginaldocumentpage5實驗例2實驗例2是觀察改變玻璃質成份(BCG)含量與燒結溫度的實驗例。請參閱表3，表3固定主成份的含量為(Baatl9Caatll)a9968TiO3(BClT)+0.75mol%MgO+1.42mol%Y203+0.0667mol%MnO+O.074mol%V2O5+!-14mol%Cr2O3,並改變玻璃質成份(BCG)的含量，改變的玻璃質成份(BCG)的含量介於0.481.27mol%。請參閱表4，表4是將表2內所示的4組(BiB4)，在不同燒結溫度1190、1205、1220、1235°C燒結後陶瓷材料的特性表現，從表4可知，燒結密度皆可大於5.6g/cm3且最大介電常數可至3550，其特性表現均可符合X5R規格。表3tableseeoriginaldocumentpage6表4:tableseeoriginaldocumentpage6tableseeoriginaldocumentpage7實驗例3實驗例3是觀察改變主成份中MgO和Y2O3添加量的實施方式。請先參閱表5，表5是固定主成份為(Ba。.98Ca。.02)ο.9968Ti03(BC2T)+αMgO+βY203+0.0667mol%ΜηΟ+Ο.074mol%V2O5+1·14mol%Cr2O3,其中0·1彡α彡3·0,0.05彡β彡3·0，而玻璃質成份(BCG)為0.79mol%。請參閱表6，表6是將表5內所示的7組(ClC7)，在1220°C以下燒結後陶瓷材料的特性表現，從表7可知，ClC7組的陶瓷粉體主組合物，其燒結密度皆可大於5.6g/cm3，且當αMgO禾口βY2O3添加量落在0.1彡α彡3.0，0.05彡β彡3.Omol%時，其特性表現均可符合X5R規格。表5tableseeoriginaldocumentpage7表6tableseeoriginaldocumentpage8實驗例4實驗例4是觀察改變主成份中MnO和V2O5添加量的實施方式。請先參閱表7，表7是固定主成份為(Ba0.98Ca0.02)0.9968Ti03+0.75mol%MgO+1.42mol%Y203+ymol%Mn0+Smol%V205+1.14mol%Cr2O3,其中0.001彡y^0.2,0<δ彡0.1，而玻璃質成份(BCG)為0.79mol%。請參閱表8，表8是將表7內所示的5組(DlD5)，在1220°C以下燒結後陶瓷材料的特性表現，從表8可知，DlD5組的陶瓷粉體主組合物，其燒結密度皆可大於5.6g/cm3，且當γΜηΟ+δV205添加量落在0.001彡y^0.2mol%,0.0^δ彡0.Imol%時，其特性表現均可符合X5R規格。表7Sample____γΜη0+δΥ205___No.BC2TMgOY2O3MnOV2O5Cr2O3BCGΑ/ΒDl1000.751.420.0050.0741.140.790.9968D21000.751.420.06670.0741.140.790.9968D31000.751.420.250.0741.140.790.9968D41000.751.420.06670.011.140.790.9968D51000.751.420.06670.151.140.790.9968表8tableseeoriginaldocumentpage9實驗例5將上述實驗例1的樣品A2和實驗2的樣品B4，進行實驗觀察其容值變化率與溫度的關係圖。請參閱圖1，圖1是樣品A2與樣品B4的積層陶瓷電容器容值變化率與溫度的關係圖，由圖1可知，A2及B4組的積層陶瓷電容器的容值變化量符合X5R溫度範圍，亦即在溫度範圍於_55°C85°C之間，其相對容值變化量介於+15%-15%。本發明的陶瓷粉體組合物主要可應用於積層陶瓷電容組件。請參考圖2，圖2是積層陶瓷電容器的結構剖面圖。圖4所繪示的積層陶瓷電容器1，包含電容陶瓷體110以及外部電極120，電容陶瓷體110包含複數層介電陶瓷層112以及沿著介電陶瓷層的表面形成的複數層內部電極111，外部電極120形成於電容陶瓷體110外，並與部分的內部電極111電性連接，其中內部電極111可以為鎳電極。須特別說明的是積層陶瓷電容器1的介電陶瓷層112，介電陶瓷層112是由本發明的陶瓷粉體組合物所燒結而成，燒結溫度為1190°C1300°C，燒結完成之後，由實驗結果可知，透過本發明的陶瓷粉體組合物燒結而成上述之介電陶瓷層112，其構成的積層陶瓷電容器的容值變化量符合X5R溫度範圍，亦即在溫度範圍於_55°C85°C之間，其相對容值變化量介於+15%-15%，如此可提供一種可符合X5R溫度範圍的積層陶瓷電容器。綜上所述，本發明透過主成份與玻璃質成份之間的相互搭配，提供一種可符合X5R溫度範圍的陶瓷粉體組合物、陶瓷材料及其所製成的積層陶瓷電容器。雖然本發明以前述實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，所作更動與潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。權利要求一種陶瓷粉體組成物，其特徵在於，包括主成份，由(Ba1-xCax)mTiO3+αMgO+βRe2O3+γMnO+δB2O5組成，其中α、β、γ與6為摩爾比例常數，0.1≤α≤3.0，0.05≤β≤3.0，0.001≤γ≤0.2，0＜6≤0.1，且0.99≤m≤1.030，0.005≤x≤0.015，而元素Re選自釔(Y)、鉻(Cr)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)及鐿(Yb)所組成的群組，元素B選自釩(V)、鈮(Nb)及鉭(Ta)所組成的群組；以及玻璃質成份，其含量相對於該主成份為0.2～2.0mol％，包括(BayCa1-y)SiO3，其中0＜y＜1。2.根據權利要求1所述的陶瓷粉體組成物，其特徵在於所述數值y的範圍為0.3彡y彡0.6。3.根據權利要求1所述的陶瓷粉體組成物，其特徵在於所述元素B為釩(V)。4.根據權利要求1所述的陶瓷粉體組成物，其特徵在於所述元素Re為釔(Y)或鉻(Cr)05.一種陶瓷材料，其特徵在於，包含由權利要求1至4中任意一項權利要求所述的陶瓷粉體組合物燒結而成。6.根據權利要求5所述的陶瓷材料，其特徵在於所述陶瓷材料的燒結溫度為1190°C1300°C。7.一種積層陶瓷電容器，其特徵在於，包含陶瓷介電質，由介電陶瓷組合物燒結而成，該介電陶瓷組合物包含如權利要求1至4中任意一項權利要求所述的陶瓷粉體組成物；複數個內部電極，平行延伸於該陶瓷介電質內；以及至少一外部電極，曝露於該陶瓷介電質外，並電性連接該些內部電極。8.根據權利要求7所述的積層陶瓷電容器，其特徵在於該積層陶瓷電容器的容質變化量符合X5R溫度範圍，亦即在溫度範圍於_55°C85°C之間，其相對容質變化量介於+15%-15%。9.根據權利要求7所述的積層陶瓷電容器，其特徵在於該內電極為鎳電極。10.根據權利要求7所述的積層陶瓷電容器，其特徵在於該陶瓷介電質的燒結溫度為1190°C1300°C。全文摘要本發明揭示一種陶瓷粉體組合物、陶瓷材料及其所製成的積層陶瓷電容器。陶瓷粉體組成物包括主成份及玻璃質成份，玻璃質成份的含量相對於該主成份為0.2～2.0mol％，其中主成份由(Ba1-xCax)mTiO3+αMgO+Re2O3+γMnO+δB2O5組成，其中α、β、γ與δ為摩爾比例常數，而元素Re選自釔、鉻、鋱、鏑、鈥、鉺、銩及鐿所組成的群組，元素B選自釩、鈮及鉭所組成的群組，而玻璃質成份包括(BayCa1-y)SiO3。本發明提供一種符合X5R溫度範圍的陶瓷粉體組合物、陶瓷材料及其所製成的積層陶瓷電容器。文檔編號H01G4/12GK101805180SQ20101013057公開日2010年8月18日申請日期2010年3月3日優先權日2010年3月3日發明者簡廷安,蕭朝光,裴修祥,詹嶽霖申請人:蘇州達方電子有限公司;達方電子股份有限公司