发明名称 具有高介电率及低介电温度系数的陶瓷电容材料
摘要 此发明主要是提出具有高介电率(20,000~55,000)、低介电损失(0.05~0.25)、低介电温度系数(-15%~+10%,于-55℃~150℃的温度范围)、高电阻率(106~109Ω.cm及小晶粒(0.5~3.5μm)的多重掺杂钛酸钡(BaTiO3)电子陶瓷的组成、粉体、制程及绕结。。此改质的钛酸钡主要是由锶(Sr)、铅(Pb)及镧(La)部分取代钡,以及由镁(Mg)部分取代钛所构成施体-授体共同掺杂的调质组成为主,组成通式为〔(BaaSrbPbm)Lax](TiyMgz)O3。依此组成,利用传统陶瓷粉体制程,取组成所需的氧化物、碳酸盐、氢氧基盐类等原料,经煆绕可得掺杂钛酸钡粉体。此粉体及其与可低温绕成的介电体形成的混合粉体,经缺氧(如惰性气体)及真空环境下烧结致密,可得良好介电性。绕结体也可经由热处理改进性质。此项具有优异性质的介电陶瓷材料,可广泛于各类电容器,包括陶瓷晶片电客器、积层陶瓷电容器、障壁层电容器、低温共绕电容器、陶瓷/高分子复合电容、模组化所需的电容器等应用。
申请公布号 TWI246996 申请公布日期 2006.01.11
申请号 TW091113076 申请日期 2002.06.14
申请人 郭东昊;王志弘 WANG, CHIH-HUNG 台北市大安区忠孝东路3段217巷4弄7号4楼 发明人 郭东昊;王志弘
分类号 C04B35/468;H01G4/12 主分类号 C04B35/468
代理机构 代理人
主权项 1.一种具有优异介电特性的多重掺杂BaTiO3电子陶 瓷材料组成物,其组成表示如下: [(BaaSrbPbm)Lax](TiyMgz)O3 其中,a=0.5~0.98,b=0~0.3,m=0~0.3,x=0~0.05,y=0.90 ~ 0.995,z=0. 005~0.1;为符合电荷平衡,要求x=2z,y=1-z,此组成物制 备的材料,具有高介电率(20,000 ~ 55,000)、低介电损 失(0.05~0.25)、低介电温度系数(于-55℃~150℃的温度 范围,-15%~+10%)、高电阻率(106~109cm)。 2.如申请专利范围第1项之组成物,组成[(Ba0.75Sr0.2Pb 0.05)La0.02](Ti0.99Mg0.01)O3的BaTiO3电子陶瓷,经1350℃、1 小时于气氛烧结,再经1050℃或1100℃的再氧化热处 理后,有最佳的结果,不仅介电常数高(~50,000)、介 电逸散因子低(0.05~0.07)、介电温度系数极低(于-55 ℃~150℃的温度范围,-2%~-15%)、且具有高电阻系数( 109cm),所制得材料又具备晶粒细小(0.8~3.5m) 的特性,此类细小晶粒的强介电材料,可使积层陶 瓷电容器的介电层厚度变薄,堆叠层数增加,与电 容値大幅提高。 3.如申请专利范围第1项之组成物,材料制备系采用 传统陶瓷原料与制程制备粉体,再于高温进行气氛 烧结或气氛热压的致密化步骤,致密化之后再进行 再氧化热处理步骤。 4.如申请专利范围第3项之组成物,其致密化步骤系 于1250-1350℃的缺氧(如惰性气体)或真空环境下进 行;再氧化热处理系于800-1100℃的富氧(如空气)环 境下进行。 5.如申请专利范围第1项之组成物,可添加1.7 wt% Nb2O 5而仍具有高介电率(25,000)、低介电损失(0.05)、低 介电温度系数(于150℃以内的温度,1-2%)、电阻率( 106cm)。 6.如申请专利范围第3项之组成物,其可与可低温烧 成致密的介电材料(如各类玻璃)混合,经1050℃的缺 氧或真空烧成而致密,致密后,亦可于富氧(如空气) 环境下,进行600-800℃再氧化热处理,可获得介电常 数介于1,000~2,500的低温烧成电容。 7.如申请专利范围第1、3、5、6项之组成物,其可制 成各类电容器,如晶片电容器、位障型电容器、积 层电容器、低温共烧型电容器、复合电容器与主 动/被动整合模组内使用的电容器。 图式简单说明: 表1是此发明组成[(BaaSrbPbm)Lax](TiyMgz)O3之配方表。 表2是组成A(编号1A),B(编号1B),C(编号1C)及D(编号1D) 经1350℃、1小时于空气烧结后的实验结果(用于与 之后结果对照用)。 表3是组成B(编号2B)及C(编号2C)经1350℃、1小时于气 氛烧结后的实验结果。 表4是组成B(编号3B)及C(编号3C)经1350℃、1小时于气 氛烧结,再经800℃的再氧化热处理后的实验结果。 表5是组成B(编号4B)及C(编号4C)经1350℃、1小时于气 氛烧结,再经1000℃的再氧化热处理后的实验结果 。 表6是组成B经1350℃、1小时于气氛烧结,再经1050℃( 编号5B)或1100℃(编号6B)的再氧化热处理后的实验 结果。 表7是经1250℃、1小时于气氛热压后组成B的结果( 编号7B)以及热压致密后,组成B及C再经800℃(编号8B 及8C)或1000℃(编号9B及9C)的再氧化热处理后的结果 。 表8是添加1.7wt%Nb2O5后是经1350℃、1.5小时于气氛烧 结,再经1000℃的再氧化热处理后,组成B(编号10B)的 实验结果。 表9是添加30wt%低温玻璃后,具有组成A及C的多重掺 杂钛酸钡(编号11A及11C),经1050℃、1小时于空气烧 结后的实验结果(用于与之后低温致密的结果互相 对照用)。 表10是具有组成C的多重掺杂钛酸钡添加30wt%的低 烧成温度玻璃,经1050℃、1小时于气氛烧结后的结 果(编号12C)以及气氛烧结致密后,再经600℃(编号13C )或800℃(编号14C)的再氧化热处理的结果。 表11是利用电子显微镜观察显微结构所归纳的结 果。
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