TW426864B - Dielectric ceramic composition - Google Patents
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Description
五、發明說明(1) 發明詳述4: 有關-種介電陶t組合物,尤 一種:微波區中所使用介電用介電共振:二種^ 度補償用介體之高頻用介電陶究組合物β何抖次X一種溫 近年來,隨著高頻裝置(諸如蜂巢式雷 高功能與低價之快速進行’此等高頻裝置二㊁ 共振Is亦必須為小型、高性能與低價者。 之2電 電共振等材料之介電陶瓷組合物,要 二作為此等介 數、南Q值以及靜電電容中溫度依存度低者。♦玆常 電常數高時,該共振之介電損失變小,而當該田靜電電容丨之 溫度依存度低時,可以抑制上述對於周圍溫度改變之特性 波動。-特別是’至於該靜電電容_之溫度依存度,符合E工A 界定之NPO特性為佳。該NPO特性意指以+ 25 t:之靜電電容 為標準時’該靜電電容之溫度改變率特性係於-55 °c至125 t廣泛溫度範圍中之變化停滯於土 0. 3%内。 當該介電陶瓷組合物符合此等特性時,在曰本
Laid-〇pen專利申請案第7- 1 87773號(其係日本之 Laid-〇peri專利公告)_揭示一種使用經取代鋇_1^〇(^賤-鈦—鈣鈦礦之介電陶瓷組合物。此外,亦揭示包含二氧化 矽作為該經取代鋇-neodium-鈦-鈣鈦礦中之添加劑時’該 介電陶瓷組合物可於1 4 0 0 °C或以下進行低溫燒結作用。極 為重要的是,可於低溫下燒結製造介電陶瓷組合物可以使 該介電陶瓷組合物之成本降低。當該燒結溫度尚時’電力 消耗變高,而且需要一個高溫用爐。此外,將介電陶瓷組
五、發明說明(2) t愛^ #蓽入該 高溫爐用之耐火架子、護套等必須可以承 受高溫,如此設備投資變得龐大。 使用一種介電陶瓷組合物作為層壓陶瓷電容器時,習知 若使用平價Ag代替諸如迄今巳作為内部電極之pd、pt、Au 等貴金屬’或是以大量Ag與該貴金屬混合時,可以使成本 降低。Ag之熔點比諸如Pd等責金屬低,因此使用平價Ag作 為内部電極亦需要低溫燒結作用。 本發明目的之一係提出一種介電陶瓷組合物,其具有高 相對介電常數與Q值,符合該NPO標準,而且可以在11〇〇至 1 1 50 °C下進行低溫燒結作用。 本發明介電陶瓷組合物包括一種包含(BaXa Sr Nd Gd) Ti03之陶瓷組合物,於其中添加相當於該組合物重量丨.〇 至5. 0 重量% iZnSiTi05 及 / 或 1. 〇 至 5. 0 重量% 2ZnSi2Ti〇7 及 / 或 1. 0 至5. 0 重量% iCaSiTi〇5。該含(Ba Ca Sr Nd Gd)Ti〇3之陶瓷組合物包括一種由(sBa〇, tCaO,uSrO, vR,0, wr ) i i 〇3作為主要組份之組合物為佳。此處,R,係稀土金 屬Nd或Gd至少一者,r係瑕疵,而s、t、u、v、w係 s^ + u + v + w = l〇〇莫耳%,s在2〇至25莫耳%範圍内,t係3至6 莫耳%,u係1 . 5至2. 5莫耳%,v係45至47莫耳%,而w係23至 2 5莫耳%。於該主要組份中添加〇 . 5至2 , 〇重量%之s丨%作為 輔助組份。 本發明人已進行研究與實驗以製得—種相對介電常.數為 75或以上,且Q值為2〇〇〇或以上之陶瓷組合物為目標,其 介電常數溫度依存度符合NP〇特性,而且可以1丨〇〇至
第6頁
溫'度下進行低溫燒結作用。結果 ,他們已發現本 發明上述介電陶瓷組合物達成該目標。 下文中’解釋根據本發明製造介電陶瓷組合物之方法。 參考顯示該製造方法所製得介電陶瓷組合物特性與此等介 電陶瓷組合物組成之表格可以更為詳述本發明實例。 本發明較佳實例之一係一種用於單極板型陶瓷電容器之 介電陶瓷組合物。 如下述製造具有(Ba Ca Sr Nd Gd)Ti032介電陶瓷組合 物。使用BaC03、CaC03、SrC03、Nd203、Gd203、Ti02*Si02 作為原材料,稱重彼以獲得所需组成,使用水作為溶劑以 及以氧化釔安定之氧化锆球濕式混合該混合物3小時,然 ^乾燥之.。於11 3〇。〇煅燒乾燥备—製得之混合粉末材料2小 ~ ’然後使用水作為溶劑以及以氧化釔安定之氧化锫球濕 式粉碎3小時’乾燥製得(Ba Ca Sr Nd Gd)Ti〇3。 如下述製備CaSiTi05之添加劑。使用Si02、1^02與(:3(:03 作為原材料,稱重彼以獲得所需組成,使用水作為溶劑以 及以氧化釔安定之氧化锆球濕式混合該混合物3小時,然 後乾燥之。於1 〇 5 〇它煆燒乾燥後製得之混合粉末材料2小 時’然後使用水作為溶劑以及以氧化釔安定之氧化錯球濕 式粉碎3小時,乾燥製得一種caS iTi 〇5添加劑。使用ZnO、 S 1 〇2與T i 02作為原材料,以上述相同方式製得一種 $ i T i 〇5 或 z n S i 2 T i 〇7 添加劑。 將如此製得之ZnSiTiO,及/或ZnSi2Ti07及/或CaSiTi05添 添加於含(Ba Ca Sr Nd Gd)Ti〇3之上述陶瓷組合物
—- 用水作為;容劑以Α以氧化㈣定之氣化錯球進行 Λ,、式混合20小時9於該製得之混合粉末中添加有機# M & η進行粒化作用。使用該製得之製備粉末,m;; 杈I機中以1 6. 5 mmF之3噸/平方厘米表面壓力之下對厚戶 ^.7毫米組成之圓盤形樣本進行單軸壓模’,缺又 後於空氣中以11 〇 〇至1丨5 0 »C燒結2小時。 … 至於此等製得經燒結體之單極板型電 動電橋型測量裝置則百萬赫則Vrms/ 15 ’使用一個自 介電常數(εΓ)與(5值。另外,該靜電電容牛下測1其相對 (ppm/。。係以25〇C之靜電電容為標準::度依存度 °C之靜電電容溫度依存度求得。表丨顯示嗲於-55至=25 性,即,於含(Ba ca Sr Nd _.1〇3之陶 加ZnS广〇5 及/ =nSl2Ti〇7 及/ 或CaSiTi〇 J製-經’
燒結體單極板型電容器。 刀Η丨瑕仔之A
第8頁 發4 ' 五
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6. * m •«c 3C ci J; Ui r«J * Z μ Km h〇 Κ» NJ IW u# Lm ro W IW W hJ Ui f«J ro hj IW NJ |vj 1 KaO 含之陶瓷組合物仲(.办闷训1,〇3(莫耳%), \λ Vi Kj% Ln (_n ^1 Vi LTi <s/l "Jl | t.aO r-j NJ ΚΙ ro to KJ fsJ FsJ Nl KJ ro FU [SK) l_hl W W <_a Vj W Ui U Km z c Ο Ο Ο 〇 o 〇 〇 〇 〇 〇 o 〇 〇 o 〇 a uT s Ο 8 8 s 8 g g s g g s s σ 8 r? £. •U 么 U· •U £>. u x> 丨S丨。2 I * Ο Ο ο o i=· o O b o b g o b o o o rJS 〇 to b o Vs N δ P 添加劑(重量%) ο ο ο ο ο 3 O y~- o b *-1 b ,-n 〇 hj c b o C/l o p 〇 o P o | -ο ο <-Λ b SJ Ο 〇 o Lrt o o 〇 o o b o b o o o b o b o o b Q n Ϊλ H δ 1 l50°C,21ir ll50pCJh「 1 H5〇pC,2hr 1 U5(TC,2li「 | i]00°C,2hr | 1 lOO^C^lir | ΐ ΙΚ)0οί;,21ΐΓ l_0C\2hr 1 l00°C,2hr 1 !00°C,2hr _ U0(TCt2h「 丨]l00oC,2!ir j | 1l00°c,2]ir l]00nC,21ir ' 燒結溫度 燒結Bf間 77.2 1 87.5 1 85.6 ,8a.8 | 72.5 ! 67.8 75.3 -j -j u, 1 68J I 75.2 1___ U2 (i5S η 電特性 '1200 1 2000 1 3300 | Ci7W) | 1__™ J 1_i.™ J 1__^ j 1 29()0 1 1 4000 I 1 590 J 1 1K00 1 I 2500 | 3300 5000 j LtJ s Ο -j 1 KJ Μ SJ cc L· K. ύ〇 lij 1 KJ •b § •O 5: •U S' o ppnV°C ml lllilll 五、發明說明(6) --- 4¾¾½+係添加劑為znSiTi〇5之實例,而且除了添加之 重量不同之外’該含(Ba Ca Sr Nd Gd)Ti03之陶瓷組合物 具有相同組成。在ZnSiTi〇5添加劑在丨.〇至5. 〇重量%範圍 内之實例中’以11 GO °C之燒結溫度燒結2小時已然充足, 因此可以獲得相對介電常數為75或以上、Q值為200 0或以 上,而且靜電電容之溫度改變率為3〇 ppm/艺或以下之特 性。樣本1係ZnS 1T 1 〇5添加劑為〇 . 5重量%之實例。此實例 中,該靜電電容之溫度依存度提高,Q值明顯降低,而且 相對介電常數低,因此對於電特性產生不良影響。樣本5 係ZnSiTiO5添加劑為7. 0重量%之實例。此實例中,靜電電 容之溫度依存度亦提高,相對介電常數與Q值降低,因此 對於電特牲產生不良影響。因此一j可以暸解ZnS丨τ丨&添加 劑在1_ 0至5· 〇重量%範圍内為佳。 曰樣本6至1 〇係ZnS 1 T i Ο?添加劑實例’而且除了添加之重 f不同之外,該含(Ba Ca Sr Nd Gd)Ti03之陶瓷組合物具 有相同組成。在ZnSiTi〇7添加劑在丨.〇至5. 〇重量%範圍内 之實例中’以1 1 〇 〇 t之燒結溫度燒結2小時已然充足,因 此可以獲得相對介電常數為75或以上、q值為2〇㈣或以 上’而且靜電電容之溫度改變率為3〇 ppm/t或以下之特 性。樣本6係ZnSiTiO?添加劑為〇· 5重量%之實例。此實例 中,=靜電電容之溫度依存度提高,Q值明顯降低,而且 相對介電常數低,因此對於電特性產生不良影響。樣本j 〇 ,ZnSi Τι Ο?添加劑為7. 〇重量%之實例。此實例中,靜電電 谷之溫度依存度亦提高,相對介電常數與Q值降低,因此
第10頁 五 對於電特性產生不良影響。因此,可以暸解ZnSiTi〇7添加 劑在1. 0至5. 0重量%範圍内為佳。 1 樣本11至1 5係添加劑為C a S i T i 〇5之實例,而且除了添加 之重量不同之外,該含(Ba Ca Sr Nd Gd)Ti〇3之陶瓷組合 物具有相同組成。在〇3311^〇5添加劑在i.o至5.0重量涔範 圍内之實例中’以1 1 0 0 C之燒結溫度燒結2小時已然充 足’因此可以獲得相對介電常數為75或以上、q值為2〇〇〇 或以上’而且靜電電容之溫度改變率為3〇 ppm/°c或以下 之特性。樣本1 1係CaS i T i 〇5添加劑為〇. 5重量%之實例、此 實例中,Q值明顯降低,而且相對介電常數低,因此對於 電特性產生不良影響。樣本1 5係C a S i T i 05添加劑為7. 〇重 量%之實例。此實例中’靜電電K溫度依存度亦提高, 相對介電常數與Q值降低,因此對於電特性產生不良影 響。因此,可以暸解ZnSiTi〇5添加劑在ι_〇至5 〇重量%範 圍内為佳。 本發明其他較佳實例係作為層壓陶瓷電容器之介電陶曼 組合物。 以上述相同方式’製得包含ZnSiT i〇5及/或21^丨2丁丨〇7及/ 或CaSiTi05添加劑之一與(Ba Ca Sr Nd Gd)Ti03之陶竞組 合物。於含(Ba Ca Sr Nd Gd)Ti〇3之陶瓷組合物中添加 ZnSiTiO〗及/或ZnSigTiOj及/或CaSiTiOg添加劑之一,並使 用水作為溶劑以及經氧化纪安定之氧化錯球進行濕式混合 作用2 0小時。於該製得之混合粉末中添加一種有機材料黏 合劑,並對該混合物進行濕式混合作用製備一種陶究泥
--- 轴。以刮刀法對該陶瓷泥鈾 米之長方形未淬火板t :欠進二板模製:製得厚度為21微 之導電性糊聚印刷;該未、淬欠火:二種包括Pd與…昆合物 。層壓數個上述形成内部電極之未淬火陶瓷&,如 =該導電糊聚層H交替製得—種層壓材料。上述層壓 碑於Π 00至1150 °c之空氣中燒結2小時。燒結之後 銀糊漿塗覆於該陶瓷燒結體兩侧表面,並於75〇1之办裔 中烘烤,形成與該内部電極電連接之外部電極。 1 如此製得之陶瓷電容器外部尺寸係:寬3. 2毫米長 毫米,厚度0. 5毫米。此外,置於上述内部電極間之個|6 介電陶瓷層厚度係1 0微米,該有效介電陶瓷層總數為5 W 在Π 0 G至1 1 5 (TC燒結溫度下燒結!小時製得之介電陶' 。 J式*食月* 合物特性已充足’而且其介電常數為75或以上,Q值為” 200 0或以上,靜電電容之溫度改變率為3〇 ppm/ t β μ
Claims (1)
- 六41. 一種含(Ba Ca Sr Nd Gd)Ti 03陶瓷組成之介電陶瓷組 合物,於其中添加相當於該組合物重量1.0至5.0重量%之 21^1丁105及/或1.0至5.0重量%之2113121^07及/或1.0至5.0 重量% 2CaSiTi05。 2. —種電容器,其具有根據申請專利範圍第1項之介電 陶竟組合物。第13頁
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