TW583152B - Dielectric ceramic composition ceramic capacitor using the composition and method of producing thereof - Google Patents

Description

583152 五、'發明說明（l) 發明所屬之技術領域： 本發明與一種介電質陶瓷組成（composition)有關，特別 是有關於一種介電質陶瓷組成，一運用該組成之陶瓷電容 以及製作該組成之方法，此陶瓷電容器具有一低的介電損 失（dielectric loss)以及高頻帶寬（high freqUenCy bandwidth)之穩定的特性，並且能利用一金屬基材（如銅、 鶴等）或炭基材藉由一低溫度燒結成為一電極材質，因而降 低製造成本。 ' 先前技術： 一般而言’陶究之介電性質使陶兗電容器有較小之體積， 較大之電容（capacitance)。陶究電容器可由具金紅石結構 (rutile structure)之 Ti〇2 ’ 或具鈣鈦結構（per〇fskite structure)之 BaTi〇3、MgTi〇3、CaTi〇3 及 SrTi〇3 ，或其混 合物取材製造。 八 陶究電容器可分類為板狀（pi ate like type)和薄片A層狀 Maminate type)。上述板狀電容器是將前述材料粉^末0形成

某些成型體（shaped body)，例如圓盤體f μ 、 , , ^ κ peιιet( disc) 、桿條體（rod( cylinder))或薄片胪r K· /守月肢（chip ( angUiar )，加壓並在溫度1 2 0 0 - 1 4 0 (TC下燒έ士卜；十、★別挪 ^ 义、培上述成型體，並在 母一燒結體表面上形成電極。

583152 五、發明說明（2)

同樣地，上述疊層電容器是將前述材料粉末與有 (organic binder)和有機溶劑（organic s〇lvent)混人乂 成漿料（slurry)，透過一刮片器將漿料形成為綠1專調 (green sheets)’再將由惰性金屬包含貴金屬f I 两、n〇t>le metal)，例如Pt、Pd，組成之電極模印在每一綠薄片 接著’在厚度方向將綠薄片堆疊，加壓以形成一疊声i (laminate)，並將疊層物在12〇〇-14〇〇 且曰 °C下燒結成電容器。 然而，如上所述，為燒結物呈現良好的電子特性 electric characteristics)及高密度，傳統陶瓷電容抑、 需在高溫範圍1200-1400 下進行燒結。 恭必 上述疊層電容器，特別是在利用一金屬基材以作為電極之 情形中，會有一個金屬基材在燒結過程中氧化的問題， 就是在陶曼層間形成高阻抗層之問題。為了避免此一問 Πϊ用J溫下仍穩定之貴金屬（noble raetai)為電極材 料，因此導致了成本之提高。 ，較好的情形是要有 有一個好的電子特性 質（該辭意指電容對溫 前沒有介電材料能符

應用在高頻帶寬之一元件，例如微波 一個較低之介電損失。此種元件需要 ，例如Q值（q U a 1 i t y V a 1 u e )、溫度性 度之變化率）與一高可靠度。然而'目

583152 五 合 發明，說明（3) 所有條件。 因此’為了習知技術確之需要而提供一八 ^勿1用上述介電質肖究組成物為料重陶1電貝陶究組 法，以解決上述問題。 τ計之陶竞電容器之製 發明内容： ^，明之目的在於提供一種介電質陶瓷組一 低的介電損失(dielectric loss)以及高頻帶寬㈤扑有- frequency bandwidth)之穩定的特性之介電質 巧作方法，並且能利用一金屈基材(如銅、鎢等)或炭J材 藉由一低溫度燒結成為一電極材質，因而降低製造成^。 為了達到上述之目的，本發明提供了介電質陶瓷組成， 上述介電質陶曼組成包含一主成份化學式SnMgi (ZryTii_y)〇3 (此處0.8分51 · 0.9：SySl ) ’ 〇· ooi — gwt% 選自Βι·2〇3、PbO 和 Sb2〇3 族群中其中之至少一種，以及一 〇.5-l5wt%之玻璃質成份 (glass component)，上數百分比係根據該主成分重量。 本發明之另一目的在於提供一種運用該組成之一陶瓷電 容，以及製作該陶瓷電容之方法。 實施方法·

583152 五、發明說明（4) 、 . 依據本發明，介電質陶瓷組成物之特性是在於包含一主成份 (main component) 4匕學式 SrxMgi.x(ZryTi i.y)〇3 ： (此處0.8SXS1 ; 0.9Sy$l) 、〇· 05 - 1 5wt% 之 Mn〇2、〇· 0Q 卜 自Bi2〇”Pb〇與Sb2〇3族中至少選一種與一根據該主成分重量 〇· 5- 15wt%之玻璃質成份（glass component)等組成成份。 · 在上述較佳實施例中，介電質陶瓷組成物是加入〇. 〇5-15 Wt%Mn〇2、〇·〇〇1-5 Wt% 自 Bi2〇3、PbO 與 Sb2〇3 族中至少選一種 與一 0.5-15wt%玻璃質成份，於主成份化學式SrxMgi.x(ZryTii· 〇 )〇3 (此處〇·8$Χ£ΐ ; 〇.9Syd)中所成。此組成物能展現一高介 ° 電常數、一良好溫度性質與一高Q質（quality value)。因此藝 ’上述介電質陶竞組成物適用於高頻帶寬（high frequency bandwidth) °

Sr的摩爾分數以〇·8 (80 mole%)或稍高為宜。當上述組成 物含Sr低於〇·8在920-1 080 t燒製時，燒成物之燒結特性 (sintering property)是不良的。 -

Ti的摩爾分數以〇· i(i〇 mole%)或稍低為宜。當上述組成 物含Ti高於〇· 1時，上述溫度性質與Q質（qUanty value)是鲁 不良的。

Mn〇2是作為一燒結助劑（s i nt er i ng a i d agent)加入上述

第e頁 583152

五、發明說明（5) ϋ伤—中’片使燒結付以在較低溫進行。此助劑量以〇. 05-15 為且生。gMn〇2&量低於〇.〇5wt%時，其作為添加劑之功能 ί 成上述燒結體密度低。tMn〇2的量高於15wt%時 上述Q貝（qua 1 ity value)是不良的❶ 具有一低熔點之金屬氧化物加上述入主成份中以改羔厂 性質（temPerature property)。上述金属可以自 Bi2〇,、.;^ 與ShO3族中至少選一種。上述添加量是以〇 〇〇卜5以％為 且 S添加劑少於〇 · 〇 〇 1 w t %時，上述溫度性質不能改善。 當添加劑多於時，·上述Q質（qUality value)是不1的。 玻璃質成份之加入係作為一燒結助劑（Sintering aid a g e n t )以使燒結得以在一低溫下進行。上述添加劑的量以 0· 5- 15wt%為宜β當玻璃質成份少於〇· 5wt%時，溫度性質不 能改善。當玻璃質成份多於15wt%時，上述Q質（quaiity value)是不良的、 本發明使用的玻璃質成份以對主成份（main component) shMg…（ZryTil _y)〇3 (此處0·8£χ£1 ; 〇·9501 )具有一好的可濕 性（good wettability)，並能在溫度925-1080 eC即軟化且/ 或炫化為宜。特別是，此玻璃質成份可以是ZnO-Si〇2或 LhO-Al2〇3-Si〇2為基材之玻璃質。 在本發明之第二實施例中，係另添加〇 · 〇 1 - 5 W t % s i 〇2與

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五、發明說明（6) 〇· 〇l-5wt% a12〇】於上述介電質陶瓷組成物中，以提供另種 介電質陶瓷纽成物，上述重量百分比係根據該主成分之重量 S102疋用為添加wl ,以改善上述溫度性質（t e m p e r a t u r e property)。上述si〇2的量以大約〇· 〇1_5wt%為宜。當si〇2的· 添加量少於0· Olwt%’上述溫度性質不能改善。當si〇2的添 加量多於5wt %時，則Q質（quality value)是不良的、 6

a12〇3 ·是用為添加劑，以改善上述Qf (quality value)〇 上述Ah〇3之添加量以大約為宜。當Ah〇)之添加 量少於O.Olwt%時，上述Q質（quality value)不能改善。當 AhO3之添加量多於5wt%時，上述溫度性質（temperature property)不良 《 在本發明之第二實施例中’係另添加一 〇 · 〇 〇丨_ 2 w t %稀土金 屬氧化物（rare earth oxide)於上述介電質陶究組成物中， 以提供另種介電質陶瓷組成物，上述重量百分比係根據該主 成分之重量。 上述稀土氧化物是用為改善溫度性質之—添加劑，其量以 大約0. 0(H-2wt%為宜。當上述稀土氧化物之量少於〇. 〇〇1以％ 時’上述溫度性質不能改善。當上述稀土氧化物之量多於 2 \v t %時，上述Q質（q u a 1 i t y v a 1 u e )是不良的。

583152 五、發明說明（7)· 本發明使用的稀土金屬氧化物成份以對主成份（ma i η component SrxMg【.x(ZryTii-y)〇3 )(此處 〇·8$χ$1 ·· O.WySl ) 呈現好的可濕性（good wettabi 1 i ty),並具有一顆粒包容層\ (grain boundary layer)為宜，以用來改善燒結性質 (sintering property)。特別是，如此之稀土氧化物可自包· 含 La2〇3、Ce〇3、Pr6〇u 、Nd2〇3、Sm2〇3、DyzCh、H〇2〇3、 Er2〇3、Tm2〇,與Yb2〇3族群中至少選一種。

同樣地，本發明提供一具有相對表面（〇pp〇sed surf aces )之陶瓷電容器，上述陶瓷電容器包含上述各種介電質陶瓷 組成物之一，而每一介電質陶瓷組成物之表面上都有一電極 形成於其上。因為上述電容器可以透過低溫燒結來產生，所 ^上述陶瓷電容器之電極可以是金屬基料（base m€ta][)或 碳基料物質（carbon-based material)。 器，上述陶曼電容器係藉由 sheets)交互地切成薄片 以形成，上述陶瓷電容器包 再者，本發明提供一陶瓷電容 將電極與薄片（electrodes and (laminating alternatively) 含上述介電質陶瓷組成物之一。 依據本發明，藉由利用上述介電質陶瓷組成物之—， 電容器具有一低介電損耗（d i e 1 e c 11* i c 1 〇 π ^ ^ ^ ^ ,, U1 , 1。1 oss)與一穩定之性 貝（stable characteristics)。因此，可子吾细沾 e j f貞期的是上述陶資

第B頁 583152 五、發明說明（8) " " --；- 電容器之可靠庚（1^1^1)1111^)將獲得更大的改善。再者， 2益的地方疋上述介電質陶瓷組成物能在一 925〜1〇8〇艺的低 皿下k ν’口因此，不貝之金屬，例如一金屬基料（b a s e metal、）與一石反基料物質（carb〇n一based material )，可用 被作為一内電極（internal electr〇de)，因而降低製造成本 金屬基料（base metal )具有一良好導電性與一高可靠度 故較宜做為電極，上述電極可自Cu、Ni、^與心族中至少選

種使用’而被用來作為電極之碳基料物質（carb〇n_based material )可以是碳（非結晶形的（am〇rph〇us ))、石墨 (graphite)或其混合物。 W 在本發明中，陶瓷電容器之製法包含以下步驟··形成一主 成伤（main component)化學式 srxMgi.x(ZryTii-y)〇3 (此處ο·8$χ ’ 0.9sysi )之粉末，加入〇 · 〇5-1 5wt% Mn〇2、〇. 〇〇 卜5wt% 自 BhCh、Pb〇與μα族中至少選一種與一玻璃 兔 0· 5 15 wt % 到主成份（main comp〇nent)化學式srxMgi.x(Zry

Tii y)〇3中’以形成一塊狀或一薄片（a buik or a sheet)， 將上述塊狀或薄片在約9 2 5 - 1 0 8 0 °C下燒結。 依據上述之方法，一燒結助劑（s i n t e r i n g a i d a g e n t) Mn〇2與破璃質成份可以改善一晶粒邊界層（grain boundary layer)之一可濕性（wettabiHty)，而在大約 925 — 1 〇8(rc 之

第Η頁 583152 五、發明說明（9) 低溫燒結過程中，以黏合（b i nd )粉末粒子並減少空洞比率 (void fraction)。因此，在低溫仍可得到具有一高強度與 高密度之燒結體。 ^ 在本發明方法之另一實施利中，上述方法包括了提供在上 述薄片之主表面上一電極之額外步驟，於壓力下在厚度方向 堆疊上述薄片以形成一疊層（laminate);以及，在925一 1〇8〇 °C溫度下燒結（firing)上述疊層。 依據本方法，内電極（internal electrode)可使用一金屬 基料（base metal )，例如Cu與Ni，或一碳基料物質（ carbon-based material )，例如非結晶形的（amorph〇us ) 碳、石墨（运以？}1“€)。此等材料較重金屬（11〇13161116七31)， 例如Pt與Pd，便宜。因此，成本可降低而性能卻不減。 茲將本發明之上述實施例，以例子說明如下：參照附圖。 (例一） 附圖一，說明板狀陶瓷電容器第一例之橫截面結構圖。上述 電谷器包含·一塊狀介電體（bulk shape dielectric body) 1、形成於上述介電體1之相對表面上之端電極2(terminal electrodes 2)、連接到上述端電極2之引導線（iead lines) 3與一將介電體1與端電極2封進内部之一環氧樹脂4 ( e ρ o x y resin 4) °

第IS頁 583152 五、發明說明（ίο) "電體1由一包含一主成份仆整々。 0 Λ Λ 取f化子式ShMg卜xUryTih)。】（此處 O.kxSl ; O.Mysi)之介電皙陷咨如上、仏 ^ Μη〇 η ΛΛ1 c ,私貝陶是、·且成物，加入0· 05- 15wt%

Mn〇2、〇· 〇〇1 一5wt%自含 Bi 、p Λ η , ς +〇/^ . ^ 3 Pb0與Sb2〇3族至少選一種與 0 · 5 - 1 5 w t % 之玻璃熔塊（s i a ς ς f r Ί· +、γ 伦卢㈣占.....θ u ass frit)(一種玻璃質成份）等成 伤所做成，上述重篁百分比係根據上述主成分之重量。 iL趙m括上述介電質陶究組成物加含0.01-5…

Mn〇2, 0.0y5wt%5Al2〇3、上述介電質陶兗組成物加含〇 〇1 一 Z w t %稀土氧化物與上述介雷皙隐& 心兴上珧；丨電貝陶是組成物加含0· 01 -5wt% 1 2、〇· (H-5wt% Ah〇3 和 〇· 〇 卜2wt%稀土 氧化物。 上述端電極2包括一具有一高可靠度之導電材料組成，例 如銀和銀合金（Ag alloy)。較佳之銀合金可能包括9〇Ag-1〇 P d °上述端電極2之材料可包括自c u、N i、W、Μ 〇族中至少 選一種使用，或使用碳、石墨（graphi te)或其混合物。 此陶瓷電容器即使在高頻帶寬，仍呈現一穩定介電常數 (dielectric constants)、Q因素（quality factor)與溫度 性質（temperature property Tc) 0 此電容器之製造方法現敘述如下。 依據預定重量比例，將SMZT、Mh〇2、Bi2〇3 、PbO和Sb2〇 方矢中至少選一種、玻璃炫塊（glass frit)、Si〇2、a12〇3 和稀土金屬氧化物--稱重並磨成粉末。

第16頁 583152 五：發明說明（11) 在此例子中，介電質陶瓷組成物： S Γ。. 9 5 M go . 05 ( Ζ Γ。· 95T i。.。5 ) 0 3 、Mll〇2、PbO、玻璃成份 (以ZnO-Si02為基材或以 Li2〇-Al2〇3.Si〇2 為基材之玻璃 質）、Si〇2、 AI2O3 和La2〇3之每一粉末將一 一科重，以預 備一介電質陶究之組成物重量比例成份，如附表一。 表一 ·· 樣本編號 主成份（冥爾比例） SrxMgix(ZryTii-y)〇3 添加劑A ( w t X ) 添加劑B ( wtX 燒結溫度 (t ) Sr Mg Zr Ti Mn02 Al2〇3 S1O2 Glass frit PbO La2〇3 1义 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1050 2 1 0 1 0 0.3 0 0 0.5 1.0 0 1000 3 1 0 1 0 0.3 0 0 3.0 1.0 0 950 1 0 1 0 0.3 0 0 1 1.0 1.0 0 950 5 1 0 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 950 6 1 0 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 1000 了※ 1 0 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 900 8※ 1 0 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 6.0 0.01 950 9 1 0 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 950 10 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0.05 0.05 2.5 0.5 0.01 950 11 I 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0.5 0.05 ： 2.5 0.5 0.01 1 950 丨 3.98 丨 0.02 丨 0.95 丨 0.05 , 5.0 0.5丨 0.05 ： 2.5 1.0 1 0.01 丨 950 ).98 ( 3.02 丨 0.95 1 0.05 : 5.0丨 0.5 < 0.05 1.0 1.0 < 3.01 ! ?50

583152 五、發明說明（12) 1 4 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 5.0 0.05 2.5 0.5 0.01 950 15 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0.1 0.5 2.5 0.5 0.01 950 16浓 0.95 0.05 0.95 0.05 0.04 0 0 3.5 0 0 925 ”※ 0.95 0.05 0.95 0.05 2.5 0 0 0.4 0 0 925 18 0.95 0.05 0.95 0.05 2.5 0 0 3.5 0 0 925 19浓 0.95 0.05 0.95 0.05 3 0.2 0.3 0.4 0.5 0.00 950 2(^ 0.95 0.05 0.95 0.05 5 0.1 0.05 5 0.5 0.03 900 21 0.95 0.05 0.95 0.05 5 0.1 0.05 5 0.5 0.03 950 22 0.9 5 0.05 0.95 0.05 5 0.05 0.05 5 0.5 0.03 975 上述配料成份，依設定時間（例如2 4小時）用球型磨粉機 (bal 1 mi 1 1 )以水（或有機溶劑如乙醇（ethanol)、丙酮 (a c e t οn e))來濕磨（w e t - m i 1 1 e d)。所成混合物再行脫水（ 或移除溶劑，例如乙醇和丙酮）和乾燥。不同樣本（ spec i men)之比較，例如附表一。（本發明比較配料以※號

標示）。 然後，將乾燥之混合物以5 5 0-75 0°C初步烘燒0· 5-5. 0小時 ，接著，以研蛛機器（mortar machine)(或自動研杵（ automatic pestle))粉碎（pulverizing)l-2小時，使烘燒 過之粉末達到所需粒度（g r a n u 1 a r i t y )。 接著，烘燒過之粉末，加入適量之有機黏結劑。生成物以 研砵機器（mortar mach i ne)等予以均勻混合顆粒化，使粉粒

583152 五、發明說明（13) , 達到所需粒度（g r a n u 1 a r i t y )。有機黏結劑用聚乙烯醇 (Polyvinyl alcohol，PVA)。其它有機黏結劑可包括乙基纖 維素（ethylcellulose)水溶液（aqueous solution)和丙烯酸_ 樹脂溶液（acryl resin solution)(丙烯基黏結劑acryl binder) ° 然後，直徑20_厚度〇· 5mm之丸粒（pel iet )利用一成型 機（forming machine)自粉粒中形成，再將丸粒在溫度925 一 1080 C之常壓下，烘燒〇·5-1〇小時，即可得圓盤型（disk shaped) 介電體1 。 本發明之組成物在其它溫度烘燒 本做比較（附表一中以※表示者） 以預備跟另外不同之樣

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583152 五、發明說明（14) 7 24 190 1.6χ 1 012 56 8 33 180 1.5χ1012 26 9 3 1 6000 2.0χ1012 35 10 29 2670 1 ·8χ 1 012 38 11 27 2980 1.6χ1012 32 12 12 310 1.5xl012 15 13 28 60 1.8χ1012 27 14 26 790 1.9χ 1 Ο12 43 15 25 2340 2·〇χ1 Ο12 36 16 18 370 1 ·9χ 1 0i2 32 17 16 270 2.1 χ 1 Ο12 27 18 23 2560 1.8χ1012 68 19 12 320 1.6χ1012 71 20 17 150 1.3χ10η 2 9 2 1 25 1700 2·2Μ012 75 22 25 25 50 2.1χ1012 58 23 22 2500 1 ·7χ ΙΟ12 82 24 26 2700 1.1χ 1 Ο13 1 05 25 24 23 00 1.9χ 1 Ο12 74 26 22 1970 1.5χ1012 23 27 23 2200 2.1 χΙΟ12 ι 63 28 17 1290 2.〇χ 1 Ο12 ： 32 29 12 200 1 .8χ 1 Ο12 17 1 mm 11 ί illi 第20頁 583152

30 11 170 1 ·9χ 1 〇12 ............... 40 比較組 表二 其中介電常數（dielectric constants)為在25 °C，頻牟！， MHz，輸入電壓ivrms條件下所測得。Q值（q value)為在頻 1 MHz，輸入電壓1 vrms條件下所測得。溫度性質（tc )由'、； 下之公式計算而得：

Tc (ppm/°C ) = (C2.C1 x 106)/(C 1 x ( 1 25-25)) 其中Cl為在125 t：下之電容值，C2為在2 5 t之電容值。 電阻（R (Ω · cm))，可由電壓和電流計算得到。而電流是在鲁 2 5 °C下，直流電壓1 〇 〇 〇V，加壓一分鐘所量測得之量。 參考附表二之結果，在這例子中（做成之陶瓷電容器）即 使在高頻，介電常數（dielectric constant : s)、Q值（Q value)、溫度性質（temperature property :Tc)也是穩定的 ;而所有其它樣本之特性則是不良的。

此外，透過一金相顯微鏡（metallurgical microscope)觀察 發現，這些例子之樣本表面顆粒邊界（grain boundary)是無 氣泡（或稱無空洞：no void)的，且燒結體是一密集（dense)

第21頁 583152 五、發明說明、（16) 如上所述’依照‘例，介電質組成物呈現高介電常數、高 Q值、及良好溫度性質（temperature property)，可藉由 SiMZT 主成份中’加入〇·〇5-I5wt% Mn〇2，〇.〇〇l-5wt%選自含 Bi2〇3、PbO和Sb2〇3族至少一個，〇· 5_15wt%之玻璃質熔塊 (glass frit)，再選擇性加入 〇·〇 卜 5wt%si〇2 ,〇〇卜5村％ ，〇· 01 - 2wt%稀土氧化物。如此，介電質組成物使介電 電容器具有穩定之性能及改善之可靠度。 依據此一陶瓷電容器製法，具高密度和強度之陶瓷電容器 在低溫是可製成的，其係藉由在SMZT主成份中加入〇. 05-15

Wt°/〇 Mn〇2，〇· 〇5-15wt% Mn〇2，〇· 〇〇1 一5wt% 選自 Bi2〇3 、Pb0 和 Sb2〇3 族中至少一種，〇· 5-1 5wt% 之glass component(玻璃 質成份），再選擇性加入0.01-5〜1：%8丨〇2，〇.〇1-5从1%八12〇3 ’ 0 · 01 - 2 w t %稀土氧化物，將所組成粉末成型為一塊狀或溥 片，再將薄片或其它生成物在925 - 1 08(TC下烘燒。 例 圖二，依照第二例，說明疊層陶瓷電容器（laminated ceramic capacitor)之橫截面結構。上述電容器包含一薄片 介電層（sheet-shaped dielectric layer)ll ,薄片内電極 (internal electrodes)12 與端電極（terminal electrodes) 1 3、1 4。此疊層陶瓷電容器由八個介電層11及七個薄内電極 1 2交互堆疊組成。

第22頁 583152 五、發明說明（17) · 介電層11是由薄片介電組成物所組成’其係包含於一SMZT -主成份中加入〇·〇5- 15wt% MnCh ’G.001 -5wt% 自含則2〇3、 PbO和sb2〇3族中至少選一種，0.5_15wtG/。之玻璃質熔塊（ glass frit)(即玻璃質成份：2lass component)。 換個方式，介電層11也可以是如下之一：介電陶瓷組成物 另含 0.01_5wt% si〇2 ，0.01_5wt%Ah〇3 ，介電陶瓷組成物 另含0.01-2wt %稀土氧化物，或介電陶瓷組成物另含〇.〇1 一 5 wt% si〇2 ，0.01-5wt% ai2〇3 並加入〇· 0 卜2wt% 稀土氧化物。

I 内電極（internal electrodes)12 與端電極（terminal electrodes)13、14包含一具有高可靠性之導電材料，例如 銅（Cu)、鎳（Ni)、鶴（W)和钥（Mo)或碳、石墨、或 其混合物。 疊層陶瓷電容器即使在射頻區（RF region)，仍呈現穩定 之介電常數（dielectric constant £)、Q 因素（quality factor)與溫度性質（temperature property Tc)。 製造此疊層陶瓷電容器之方法說明如下。 < 每一粉狀之SMZT、MnCh、自含Bi2Ch、pb〇和sb2〇3族中至· 少選〆種、破璃質炫塊、（g 1 ass f Γ ^ t )、si〇2、Al2〇3 、·和

第23頁 583152 五、發明說明（18) 稀土氧化物照預定量稱重。將每一組成物放入球型磨粉機（ ba 1 1 m i 1 1 )内，照預定時間（例如2 4小時），以水（或有 機溶劑，如乙醇（ethanol)、丙酮（acetone))濕磨（wet milled)。生成混合物再行脫水（或移除溶劑，例如乙醇私 丙_)和乾燥。不同組成之樣本，如附表一。（附表一，本 發明之配料以※號標示）。 生 然後，將適量有機黏結劑加入乾燥過之粉狀中。接著 成物再以一研体機器（mortar machine)、一種混合磨機（ m i X i n g m i 1 1 )和類似機器研磨，以獲得到所需黏度之漿狀物 (slurry)。聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol，PVA)被用來作 為有機黏結劑。其它可用有機黏結劑包括乙基纖維素水溶液 (ethy lcel lulose aqueous solution)和丙烯酸樹脂溶液 (aery 1 resin solution)(丙烯基黏結劑 aery 1 binder)。 然後，將漿狀物去除氣泡（d e a i r e d)，以刮片器將之刮成 薄片’即付到一陶資*綠片。一導電糊（conductive paste)可 隨所需樣式印在綠片上。結果，内電極藉此形成在綠片上。 上述導電糊可包含合金’其係自銅C u、鎳N i、嫣W和钥Μ 〇族 中選至少選一種，或碳、石墨、或其混合物。， 本發明使用之導電糊可用炭粉和石墨粉做成之混合粉末之 一碳糊、嫣糊和鉬糊，以及一銅糊。銅糊做法：有機黏結劑 (organic binder)、分散劑（dispersing agent)、有機溶劑

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(organic sol vent agent) ' 若需要另加還原劑（reducing agent)加入銅粉中，混合它們而成。 然後’於壓力下在厚度方向堆昼上述綠片以形成一叠層· (laminate),再以925 — 1 080 t，於情性氣體環境（inert gas atmosphere)，例如氮氣比、或N”H2還原性環境（reductive · Mmosph^re),下烘燒。每一端電極（terminal electr〇de) 开> 成於薄片之相對面。因此，藉由介電層和内電極〗2交互 堆疊之步驟’製造出疊層陶瓷電容器（laminated ceramic capacitor) 〇 如上所述，本例所製之疊層陶瓷電容器呈現高介電常數 ® (dielectric constant :ε)、高Q 常數（quality factor) 、優良溫度性能（temperature property)，因其組成係在主 成份SMZT 加入0· 0 5-1 5wt% Mn〇2，〇 · 〇〇 l-5wt% 選自含仙〇3 、PbO和Sb2〇3族中至少一種，〇·5 - 15wt%之玻璃質熔塊 (glass frit)(即玻璃質成份：giass component);且選擇 性另加入0· 01-5wt% Si〇2，〇·〇 卜5wt% Ab〇3 ，〇.〇l-2wt% 稀 土氧化物。因此，此疊層電容器具呈現穩定特性和在高頻改 進可靠度之能力。 依據疊層陶瓷電容器之製法，疊層陶瓷電容器其具高密度 及強度是可藉内電極成型在綠片上製造，上述綠片組成份包. 含主成份SMZT 加入〇· 〇5-15wt% Μη〇2、0·001-5wt%選自含

583152 五、發明說明（20) '

Bi2〇; 、PbO和Sb2〇3族中至少一種、〇· 5]5wt%之玻璃質 成份（glass component)且另選擇性加入〇. 〇卜5以％ Si〇2 , 0· (Π -5wt% AhCh，〇· 〇〇卜2wt%稀土氧化物，在厚度方向堆疊 上述綠片以形成一疊層（1 am i na t e)，並在情性氣體環境 (inertgas atmosphere)或 ν2·η2 還原性環境（reductive atmosphere)，以925- 1 08 0 °C烘燒。如此，可使用不貴之金 屬基材或碳基材為電極’以替代貴金屬如Pt或Pd，此乃因叠 層陶瓷電容器可以在相對低溫程序下製造。因此，依據本^ 明之製法，可實現低成本而不減電容器性能。

如上所述，依據本發明之介電質陶瓷組成物，介電質組成 物是以0.05-15wt %Μη02，〇·〇〇1—5wt % 選自含 Bi2〇3、Pb〇 和

Sb2 族中至少一種，和〇· 5- 15wt%之玻璃質熔塊（glass frit)加入SMZT主成份而製成，另選擇性再加入〇〇1-5wt% si〇2 ，0·01 -5wt% αι2〇3 ，〇·〇(η-2νΐ %稀土 氧化物。因此， ”電貝組成物可表現南介電常數（dielectric constant : 面Q值、優良溫度性$(temperature property),結果， 使上述介電質組成物有穩定的特性並提昇了高頻區，例如微 波，的可靠度。

依據本發明，一陶瓷電容器之電容，即使在高頻寬帶，仍 呈現低介電損失（dielectric l〇ss)，以其由介電質陶瓷組 成物所做成之故。因此，此電容器適於評設備（device)。由 於燒結溫度低至92 5- 1 080 t，不貴之金屬基材或碳基材可做

第26頁 583152 五、發明說明（21) 、 為電極，此電容器減低成本不減性能之期望可實現。 對熟悉此領域技藝者’本發明雖以一些較佳實例闡明如上 ’然其並非用以限疋本發明精神。在不脫離本發明之精神與 範圍内所作之修改與類似的安排，均應包含在下述之申請專 利範圍内，這樣的範圍應該與覆蓋在所有修改與類似結構的 最寬廣的詮釋-致。因此’闡明如上的本發明一些較佳實例 =用來鑑別不脫離本發明之精神與範圍内所作之各種改變 八雷Ϊ: Γ中八個介電層及七個内電極堆疊成-疊層，但 "電層數及内電極數是可依所需要之電容及特性而改變的。

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圖式簡單說明： 本發明藉由以下詳細說明及附圖，將更能全然瞭解。 然附圖僅為說明，因此，不能（因簡略）視為本發明之有限 用途，其中： 圖一所顯示為根據本發明之一板狀（platelike )電容器之 截面（cross-sectional)結構圖。 圖一所顯示為根據本發明之一疊層（laminated)電容器之 截面（cross-sectional)結構圖。 圖示符號對照表： 介電體1 端電極2 引導線（1 ead 1 i nes)3 環氧樹脂（epoxy res i η ) 4 薄片介電層（sheet-shaped dielectric layer)ll 乂專片内電極（internal electrodes)12 端電極（terminal electrodes)13、14

Claims (1)

1. 583152 六、申請專利範圍 一 ~陶瓷組成物，至少包含主成份化學式 SrxMgi.dZryTi^,)。】（此處 o sug ;）， 〇· 05 - 15vrt %Mn〇2，至少 〇 〇〇卜 5wt % 選自·如〇3 、PbO和sb2〇;族群中其中之一種，以及一〇.5-15wt%之玻 璃貝成份（glass component),上述重量百分比係根據該主 成分之重量。 2·如申請專利範圍第丨項之介電質陶瓷組成物，更包含〇· 〇1 一5wt% si〇2 與〇· 〇卜5wt% Ah〇3 。 » 3·如申請專利範圍第丨項之介電質陶瓷組成物，更包 含0.001-2wt%稀土氧化物。 4 ·如申請專利範圍第2項之介電質陶瓷組成物，更包 含〇.001-2wt%稀土氧化物。 /·如申凊專利範圍第〗項之介電質陶瓷組成物，其中 :J璃質之成份是以Zn〇.Si〇2為基料或以Li:〇 A丨2〇3⑽ 為基料之玻璃質。 如申請專利範圍第2項之介電質陶瓷組成物，其中 遺玻璃質之成份是以Zn0_si0:為基料或以 Li^〇-Al2〇3.Si02 為基料。 1·如申μ專利範圍第3項之介電質陶瓷組成物，其中 泫玻璃質之成份是以Zn0-si〇2為基料或以 Li2〇-Al2〇3-Si02 為基料。 8·如申請專利範圍第4項之介電質陶瓷組成物，其中 如152 六、申請專利範圍 璃貝之成份是以ZnO-Si〇2為基料或以 為基料。 ^ ^申印專利範圍第3項之介電質陶瓷組成物，其中 〆土氧化物係選自由La2〇3 、Ce〇2 、Pr6〇丨丨 Nd2〇3、Sm2〇3、Dy2〇3、H〇2〇3、Er2〇3、 Tm2°3和Yb2〇3所組成之族群中之至少一個。 2 ·如申請專利範圍第4項之介電質陶瓷組成物，其 中該稀土氧化物係選自由La2〇3 、Ce〇2 、 6〇11 Nd203 、Sm2〇3 、Dy2〇3 、η〇2〇3 、 ΕΓ2Ο3 ^ τ r\ ^ 阳〇3 、和Υΐ>2〇3所組成之族群中之至少一個。 π · —種陶瓷電容器，至少包含： 陶瓷體（ceramic body)，該陶瓷體包含： ShMgi.wzryTh、）。】（此處 〇 )， 〇·〇5-15wt %μπ〇2，至少 〇.〇(n-5wt %選自 Bi2〇3 、PbO和sb2〇3族群中其中之一種，以及一〇5 一 15w«之玻璃質成份（glass c〇mp〇nent)，上述重量百分 比係根據該主成分之重量；以及 電極，分別形成該於陶瓷體相對表面。 1 2 ·如申請專利範圍第11項之陶瓷電容器，其 中该電極是金屬基料（base metal)或碳基料物質 (carbon-based material ) 〇 13·如申请專利範圍第11項之陶兗電容器，更包含 0.01-5wt%Si〇2 與〇.〇i-5wt% ai2〇3 。 14·如申請專利範圍第11項之陶瓷電容器，更包含〇· 〇〇丨一2 583152

   wt%稀土氧化物。 15·如申請專利範圍第1丨項之陶瓷電容器，更包含〇· 〇〇卜2 w t %稀土氧化物。 16·如申6月專利範圍第1 1項之陶瓷電容器，其中該玻璃質之 成份是以ZnO-SiOz為基料或以LhO-AhCh-SiO2為基料之玻 璃質。 1 7 · —種陶瓷電容器，至少包含： 二根據申請專利範圍第i項之該介電質陶瓷組成物之複數個 薄片（plurality 〇f sheets);以及 一形成於每一薄片上之複數個電極； 其中δ玄溝片與該電極係交互地切成薄片（al ternatively laminated ) 〇 1 8 ·如申請專利範圍第丨7項之陶瓷電容器，其中該電極是金 屬基料（base metal )或碳基料物質（carbon-based material ) ° 1 9 · 一種形成一介電質陶瓷組成物之方法，至少包含以下步 驟： 形成包含一主成份化學式SrxMgl.x(ZryT_ii-y)〇3 ·(此處 ; 0.9$yS1 )之帶有粉末之一塊狀或一薄片（a bulk or a sheet)，加入〇·〇5 - 15wt%Mn〇2、至少oooi一 5wt% 選 自Bi2〇3 、PbO與Sb2〇3族群中其中之一種與一〇5-15wt%i 玻璃質成份（glass component)到主成份化學式 Sr,Mgl.x(ZryTil.y)〇3中，上述百分比係根據該主成分之 重量；以及

   第31頁 583152 六、申請專利範圍 ' 於925- 1 080 °C溫度下燒結（firing)該塊狀或該薄片。 2 0.如申請專利範圍第1 9項之形成一介電質陶瓷組成物之方 法，更包括： 提供在該薄片之一主表面上之一電極； 於壓力下在厚度方向堆疊該薄片以形成一疊層（laminate) ；以及 在925- 1 080 °C溫度下燒結（firing)該疊層。

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