介电陶瓷材料、其制造方法及积层陶瓷电容器技术

本发明专利技术有关于一种介电陶瓷材料、其制造方法及积层陶瓷电容器。借由特定平均粒径的钛酸钡颗粒、特定研磨次数的研磨处理及特定组成的掺杂剂，介电陶瓷材料的制造方法可制造包含核壳结构的晶粒的介电陶瓷材料。晶粒内的特定体积分率的壳层可改善介电陶瓷材料于

【技术实现步骤摘要】
介电陶瓷材料、其制造方法及积层陶瓷电容器


[0001]本专利技术有关于一种介电陶瓷材料、其制造方法及积层陶瓷电容器，且特别是有关于一种具有高温热稳定性及良好寿命性能的介电陶瓷材料、其制造方法及积层陶瓷电容器。

技术介绍

[0002]近来，积层陶瓷电容器(multilayer ceramic capacitors，MLCC)朝向微型化、多功能化及高电容化的趋势发展，以因应电子设备的微型化及轻量化。再者，积层陶瓷电容器常于高温环境下运作，例如：在汽车工业中积层陶瓷电容器被整合到引擎室的电子元件内，故积层陶瓷电容器必需具备高温热稳定性及良好的寿命性能。电子工业协会(electronic industries association，EIA)基于安全上的考虑，而制订高温型电容器(high temperature capacitor)的X8R规范，即在
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55℃至150℃的操作温度范围内，以25℃所测得的电容量做为基准，最大电容量变化量不大于15％。
[0003]现有技术使用钛酸钡为主成分，并掺杂锆、钡、锰及硅等的氧化物制造介电陶瓷材料，其所制的积层陶瓷电容器无法兼具高温热稳定性及良好寿命性能，并且其厚度不能小于5μm，故不能应用于微型化及轻量化的电子设备。
[0004]有鉴于此，亟需发展一种新的介电陶瓷材料及其制造方法，以改善上述积层陶瓷电容器的缺点。

技术实现思路

[0005]有鉴于上述的问题，本专利技术的一态样是在提供一种介电陶瓷材料的制造方法。此制造方法利用特定平均粒径的钛酸钡颗粒、特定组成的掺杂剂及特定研磨次数的研磨处理制造包含复数个晶粒的介电陶瓷材料，且每一个晶粒具有特定体积分率的壳层，此壳层可改善介电陶瓷材料于
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55℃及150℃之间的电容温度系数，从而提升所制的积层陶瓷电容器的高温热稳定性并改善其寿命性能。
[0006]本专利技术的另一态样是在提供一种介电陶瓷材料。此介电陶瓷材料利用前述的介电陶瓷材料的制造方法所制得。
[0007]本专利技术的又一态样是在提供一种积层陶瓷电容器。此积层陶瓷电容器包含堆叠结构，此堆叠结构的介电陶瓷层由前述的介电陶瓷材料所形成。
[0008]根据本专利技术的一态样，提出一种介电陶瓷材料的制造方法。在此制造方法中，提供钛酸钡颗粒及掺杂剂，其中掺杂剂包含氧化镱、二氧化硅、碳酸锰、碳酸钡及五氧化二钒。钛酸钡颗粒的平均粒径为大于0.15μm且不大于0.45μm，且基于钛酸钡颗粒的用量为100摩尔百分比，氧化镱的用量为大于0摩尔百分比且不大于3.2摩尔百分比。接着，混合钛酸钡颗粒、掺杂剂及分散剂，并进行研磨处理，以获得粉末混合物，其中研磨处理的研磨次数为5次至9次。然后，添加粘结剂至粉末混合物中，并进行成型处理，以获得片状物。再对片状物进行烧结处理，以获得介电陶瓷材料，其中烧结处理的烧结温度为1200℃至1420℃，且烧结处
理的烧结时间为0.5小时至4.5小时。
[0009]依据本专利技术的一实施例，基于钛酸钡颗粒的用量为100摩尔百分比，二氧化硅的用量为大于0.9摩尔百分比且不大于3.8摩尔百分比，五氧化二钒的用量为0.05摩尔百分比至1.0摩尔百分比，碳酸锰的用量为0.10摩尔百分比至0.35摩尔百分比，碳酸钡的用量为1.0摩尔百分比至4.0摩尔百分比。
[0010]依据本专利技术的另一实施例，掺杂剂选择性包含氧化镝，且基于钛酸钡颗粒的用量为100摩尔百分比，氧化镝的用量为小于1.86摩尔百分比。
[0011]依据本专利技术的再一实施例，掺杂剂选择性包含由碳酸镁、氧化钇、三氧化钙锆及碳酸钙组成的群组的至少一者。
[0012]依据本专利技术的又一实施例，基于钛酸钡颗粒的用量为100摩尔百分比，掺杂剂的用量为5摩尔百分比至20摩尔百分比。
[0013]依据本专利技术的又一实施例，研磨处理的研磨速度为5m/s至15m/s。
[0014]依据本专利技术的又一实施例，烧结处理的气氛包含0.5％至3.5％的氢气。
[0015]根据本专利技术的另一态样，提出一种介电陶瓷材料。此介电陶瓷材料利用前述的介电陶瓷材料的制造方法制得。介电陶瓷材料包含复数个晶粒，每一个晶粒包含核心及壳层，其中每一个晶粒的平均粒径为0.15μm至0.25μm，且基于每一个晶粒的体积为100体积分率，核心的体积为40体积分率至75体积分率，壳层的体积为25体积分率至60体积分率。
[0016]依据本专利技术的一实施例，介电陶瓷材料于
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55℃及150℃的电容温度系数均不大于15％。
[0017]根据本专利技术的又一态样，提出一种积层陶瓷电容器。此积层陶瓷电容器包含堆叠结构及二个外部电极。此堆叠结构包含复数个介电陶瓷层及复数个内部电极层。此些介电陶瓷层由前述的介电陶瓷材料所形成，其中此些介电陶瓷层依序堆叠。此些内部电极层分别设置于此些介电陶瓷层的每一相邻二者间，并依序交替地突出于堆叠结构的相对的第一端面及第二端面。二个外部电极分别设置于第一端面及第二端面，且分别电性连接突出于第一端面或第二端面的此些内部电极层。
[0018]应用本专利技术的介电陶瓷材料的制造方法，其中借由特定平均粒径的钛酸钡颗粒、特定组成的掺杂剂及特定研磨次数的研磨处理，介电陶瓷材料的制造方法可制造包含复数个晶粒的介电陶瓷材料，且每一个晶粒的特定体积分率的壳层可改善介电陶瓷材料于
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55℃及150℃之间的电容温度系数，从而提升所制的积层陶瓷电容器的高温热稳定性并改善其寿命性能。
附图说明
[0019]为了对本专利技术的实施例及其优点有更完整的理解，现请参照以下的说明并配合相应的附图。必须强调的是，各种特征并非依比例描绘且仅为了图解目的。相关附图内容说明如下：
[0020]图1绘示根据本专利技术的一实施例的介电陶瓷材料的制造方法的流程图。
[0021]图2绘示根据本专利技术的一实施例的介电陶瓷材料的结构示意图。
[0022]图3绘示根据本专利技术的一应用例的积层陶瓷电容器的结构示意图。
具体实施方式
[0023]以下仔细讨论本专利技术实施例的制造和使用。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的专利技术概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论的特定实施例仅供说明，并非用以限定本专利技术的范围。
[0024]本专利技术的介电陶瓷材料的制造方法利用平均粒径为大于0.15μm且不大于0.45μm的钛酸钡颗粒、特定组成的掺杂剂及研磨次数为5次至9次的研磨处理制造包含复数个晶粒的介电陶瓷材料，其中掺杂剂包含碳酸锰(MnCO3)、碳酸钡(BaCO3)、氧化镱(Yb2O3)、五氧化二钒(V2O5)及二氧化硅(SiO2)，且基于钛酸钡颗粒的用量为100摩尔百分比，氧化镱的用量为大于0.0摩尔百分比且不大于3.2摩尔百分比。此晶粒具有核壳结构(即核心与壳层)，且壳层的体积为25体积分率至75体积分率。此壳层可减缓核心内的钛酸钡晶粒受到温度变化所导致的电容剧烈变动，故壳层可改善介电陶瓷材料于
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55℃及150℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介电陶瓷材料的制造方法，其特征在于，包含：提供钛酸钡(BaTiO3)颗粒及掺杂剂，其中该掺杂剂包含：氧化镱(Yb2O3)；二氧化硅(SiO2)；碳酸锰(MnCO3)；碳酸钡(BaCO3)；以及五氧化二钒(V2O5)；其中该钛酸钡颗粒的平均粒径为大于0.15μm且不大于0.45μm，且基于该钛酸钡颗粒的用量为100摩尔百分比，该氧化镱的用量为大于0摩尔百分比且不大于3.2摩尔百分比；混合该钛酸钡颗粒、该掺杂剂及分散剂，并进行研磨处理，以获得粉末混合物，其中该研磨处理的研磨次数为5次至9次；添加粘结剂至该粉末混合物中，并进行成型处理，以获得片状物；以及对该片状物进行烧结处理，以获得该介电陶瓷材料，其中该烧结处理的烧结温度为1200℃至1420℃，且该烧结处理的烧结时间为0.5小时至4.5小时。2.根据权利要求1所述的介电陶瓷材料的制造方法，其特征在于，基于该钛酸钡颗粒的该用量为100摩尔百分比，该二氧化硅的用量为大于0.9摩尔百分比且不大于3.8摩尔百分比，该五氧化二钒的用量为0.05摩尔百分比至1.0摩尔百分比，该碳酸锰的用量为0.10摩尔百分比至0.35摩尔百分比，该碳酸钡的用量为1.0摩尔百分比至4.0摩尔百分比。3.根据权利要求1所述的介电陶瓷材料的制造方法，其特征在于，该掺杂剂还包含氧化镝(Dy2O3)，且基于该钛酸钡颗粒的该用量为100摩尔百分比，该氧化镝的用量为小于1.86摩尔百分比。4.根据权利要求1所述的介电陶瓷材料的制造方法，其特征在于，该掺杂剂还包含由碳酸镁(MgCO3)、氧化钇(Y2O3)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈君玮，徐丰麒，杨凯勋，郑义冠，李俊德，
申请(专利权)人：国巨股份有限公司，
类型：发明
国别省市：